与えられた漸化式 $5a_{n+2} = 3a_{n+1} + 2a_n$ について、初期条件が(1) $a_1 = 1, a_2 = 2$の場合と、(2) $a_1 = 0, a_2 = 1$の場合の一般項 $a_n$ を求める問題です。

代数学漸化式特性方程式数列
2025/8/14

1. 問題の内容

与えられた漸化式 5an+2=3an+1+2an5a_{n+2} = 3a_{n+1} + 2a_n について、初期条件が(1) a1=1,a2=2a_1 = 1, a_2 = 2の場合と、(2) a1=0,a2=1a_1 = 0, a_2 = 1の場合の一般項 ana_n 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解きます。特性方程式は
5x2=3x+25x^2 = 3x + 2
5x23x2=05x^2 - 3x - 2 = 0
(5x+2)(x1)=0(5x + 2)(x - 1) = 0
よって、特性解は x=1,25x = 1, -\frac{2}{5} です。
したがって、一般解は
an=A(1)n+B(25)n=A+B(25)na_n = A(1)^n + B(-\frac{2}{5})^n = A + B(-\frac{2}{5})^n
と表せます。
(1)の場合、a1=1,a2=2a_1 = 1, a_2 = 2 を代入して
a1=A25B=1a_1 = A - \frac{2}{5}B = 1
a2=A+425B=2a_2 = A + \frac{4}{25}B = 2
これらの式を解くと、
A=3326A = \frac{33}{26}, B=3513B = \frac{35}{13} となります。
したがって、
an=3326+3513(25)na_n = \frac{33}{26} + \frac{35}{13}(-\frac{2}{5})^n
(2)の場合、a1=0,a2=1a_1 = 0, a_2 = 1 を代入して
a1=A25B=0a_1 = A - \frac{2}{5}B = 0
a2=A+425B=1a_2 = A + \frac{4}{25}B = 1
これらの式を解くと、
A=27A = \frac{2}{7}, B=57B = \frac{5}{7} となります。
したがって、
an=27+57(25)na_n = \frac{2}{7} + \frac{5}{7}(-\frac{2}{5})^n

3. 最終的な答え

(1) an=3326+3513(25)na_n = \frac{33}{26} + \frac{35}{13}(-\frac{2}{5})^n
(2) an=27+57(25)na_n = \frac{2}{7} + \frac{5}{7}(-\frac{2}{5})^n

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