特征根法
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最后准备好了吗,咱们来看最刺激,最具挑战性的一组:
A(n+1)=(MAn+N)/(CAn+D)M,C不同时为零
此题一般可以避开求通项公式而另辟蹊径的方法,比如数学归纳法一类的等等,但是如果一定要挑战一下自己,那我们现在就开始通项公式之路
(1) 此处似乎只能用特征根法:
特征方程:x+(Mx+N)/(Cx+D)
①特征方程有两个不等的实根,设为α,β,
则 {(An-α)/(An-β)}伟等比数列
注意:α,β可以互换位置
②特征方程有一个实根,α
则 {1/(An-α)}伟等差数列
③特征方程没有实数根,
则 {An}伟循环数列,
每年总要有几个题要来个A2007,A2008,A2009,A20xx
例四:这个例题的数字给的十分有意思——伟强
A(n+1)=(3An+4)/(2An+3)
特征方程:x=(3x+4)/(2x+3),x=±√2
则 {(An+√2)/(An-√2)}为等比数列
(A(n+1)+√2)/(A(n+1)-√2)=[(3An+4)/(2An+3)+√2]/[(3An+4)/(2An+3)-√2]
=[(3+√2)An+(3√2+4)]/[(3-2√2)/(4-3√2)]
=(3+2√2)/(3-2√2)×(An+√2)/(An-√2)
=(√2-1)^4×[(An+√2)/(An-√2) (2) 等待你的智慧
特征根法是解常系数齐次线性微分方程的一种通用方法。
特征根法也可用于求递推数列通项公式,其本质与微分方程相同。
r*r+p*r+q称为对递推数列: a(n+2)=pa(n+1)+qan的特征方程。
对微分方程:
设特征方程r*r+p*r+q=0两根为r1,r2。
1 若实根r1不等于r2
y=c1*e^(r1x)+c2*e^(r2x).
2 若实根r1=r2
y=(c1+c2x)*e^(r1x)
3 若有一对共轭复根(略)
对递推数列:
1 若特征方程有两个不等实根r1,r2则an=c1*r1^n+c2*r2^n
其中常数c1,c2由初始值a1=a,a2=b唯一确定。
(1) c1r1+c2r2=a;
(2) c1r1^2+c2r2^2=b
2 若特征方程有两个相等实根r1=r2=r
an=(c1+nc2)r^n
其中常数c1,c2由初始值唯一确定。
(1) a=(c1+c2)r
(2) b=(c1+2c2)r^2
一类重特征根对方程解的简便解法
对于常系数齐次线性微分方程组dX/dt=AX,当矩阵A的特征根λi(i=1,…,r)的重数是ni(≥1),对应的mi个初等因子是(λ-λi)ki1,…,(λ-λi)kimi,ki1+…+kimi=ni时,它对应方程中ni个线性无关解,其结构形如Xi(t)=(P(i)1(t),…,P(i)n(t))'eλ()i,此时多项式P(i)j(t)的次数小于等于Mi-1,(Mi=max{ki1…,kimi}).由于Mi计算起来非常困难,本文利用相似矩阵的特点和Jordan标准型在Mi-1与ni-1之间找到了一个便于应用的多项式P(i)j(t)次数的上界,使计算起来更加方便和有效.