数列 $\{a_n\}$ について、漸化式 $a_{n+1} = \{2a_{n+1} - (n+1)\} - (2a_n - n)$ が与えられている。 この漸化式を整理すると、$a_{n+1} = 2a_n + 1$ となる。

代数学数列漸化式特性方程式等比数列
2025/7/19

1. 問題の内容

数列 {an}\{a_n\} について、漸化式 an+1={2an+1(n+1)}(2ann)a_{n+1} = \{2a_{n+1} - (n+1)\} - (2a_n - n) が与えられている。
この漸化式を整理すると、an+1=2an+1a_{n+1} = 2a_n + 1 となる。

2. 解き方の手順

与えられた漸化式 an+1=2an+1a_{n+1} = 2a_n + 1 は、特性方程式を用いて解くことができる。
特性方程式を x=2x+1x = 2x + 1 とする。
これを解くと x=1x = -1 である。
したがって、漸化式は次のように変形できる。
an+1+1=2(an+1)a_{n+1} + 1 = 2(a_n + 1)
ここで、bn=an+1b_n = a_n + 1 とおくと、bn+1=2bnb_{n+1} = 2b_n となる。
これは、数列 {bn}\{b_n\} が公比2の等比数列であることを示している。
したがって、一般項は bn=b12n1b_n = b_1 \cdot 2^{n-1} と表せる。
b1=a1+1b_1 = a_1 + 1 なので、
bn=(a1+1)2n1b_n = (a_1 + 1)2^{n-1}
an=bn1a_n = b_n - 1 より、
an=(a1+1)2n11a_n = (a_1 + 1)2^{n-1} - 1

3. 最終的な答え

an=(a1+1)2n11a_n = (a_1 + 1)2^{n-1} - 1

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