初項 $a_1 = 1$、漸化式 $2a_{n+1} - a_n + 2 = 0$ で定義される数列 $\{a_n\}$ の一般項 $a_n$ を求める問題です。ただし、$a_n = 3(\frac{1}{2})^{n-1} - 2$という回答が与えられています。

代数学数列漸化式等比数列特性方程式
2025/7/6

1. 問題の内容

初項 a1=1a_1 = 1、漸化式 2an+1an+2=02a_{n+1} - a_n + 2 = 0 で定義される数列 {an}\{a_n\} の一般項 ana_n を求める問題です。ただし、an=3(12)n12a_n = 3(\frac{1}{2})^{n-1} - 2という回答が与えられています。

2. 解き方の手順

与えられた漸化式を解き、一般項 ana_n を求めます。
まず、漸化式を書き換えます。
2an+1=an22a_{n+1} = a_n - 2
an+1=12an1a_{n+1} = \frac{1}{2}a_n - 1
次に、特性方程式を解きます。
x=12x1x = \frac{1}{2}x - 1
12x=1\frac{1}{2}x = -1
x=2x = -2
数列 bn=an(2)=an+2b_n = a_n - (-2) = a_n + 2 を考えると、
bn+1=an+1+2=12an1+2=12an+1=12(an+2)=12bnb_{n+1} = a_{n+1} + 2 = \frac{1}{2}a_n - 1 + 2 = \frac{1}{2}a_n + 1 = \frac{1}{2}(a_n + 2) = \frac{1}{2}b_n
数列 {bn}\{b_n\} は、初項 b1=a1+2=1+2=3b_1 = a_1 + 2 = 1 + 2 = 3、公比 12\frac{1}{2} の等比数列です。
したがって、bn=3(12)n1b_n = 3(\frac{1}{2})^{n-1}
an=bn2a_n = b_n - 2 より、
an=3(12)n12a_n = 3(\frac{1}{2})^{n-1} - 2

3. 最終的な答え

an=3(12)n12a_n = 3(\frac{1}{2})^{n-1} - 2

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