数列 $\{a_n\}$ が、$a_1=2$ および漸化式 $a_{n+1}=-3a_n+4$ で定められているとき、数列 $\{a_n\}$ の一般項を求める問題です。

代数学数列漸化式等比数列特性方程式
2025/8/8

1. 問題の内容

数列 {an}\{a_n\} が、a1=2a_1=2 および漸化式 an+1=3an+4a_{n+1}=-3a_n+4 で定められているとき、数列 {an}\{a_n\} の一般項を求める問題です。

2. 解き方の手順

まず、漸化式を特性方程式を用いて変形します。特性方程式を x=3x+4x = -3x + 4 とおくと、
4x=44x = 4
x=1x = 1
したがって、漸化式は
an+11=3(an1)a_{n+1}-1 = -3(a_n - 1)
と変形できます。
bn=an1b_n = a_n - 1 とおくと、数列 {bn}\{b_n\} は、bn+1=3bnb_{n+1} = -3b_n を満たす等比数列となります。
初項は b1=a11=21=1b_1 = a_1 - 1 = 2 - 1 = 1 であり、公比は 3-3 です。
したがって、数列 {bn}\{b_n\} の一般項は
bn=1(3)n1=(3)n1b_n = 1 \cdot (-3)^{n-1} = (-3)^{n-1}
と表されます。
bn=an1b_n = a_n - 1 より、an=bn+1a_n = b_n + 1 なので、
an=(3)n1+1a_n = (-3)^{n-1} + 1

3. 最終的な答え

an=(3)n1+1a_n = (-3)^{n-1} + 1