下面介紹求簡單遞推數列通項公式的通用解法,并由此思路解一個老題
以下記A(N)為數列第N項
1、已知A1=1,A(N)=2A(N-1)+1,求數列通項公式
解:由題意,A(N)+1=2[A(N-1)+1]
即 A(N)+1是以2為首項,2為公比的等比數列
因此 A(N)+1=2^N
數列通項公式為 A(N)=2^N-1
2、通用算法
已知A1=M,A(N)=P*A(N-1)+Q,P《》1,求數列通項公式
解:設 A(N)+X=P*[A(N-1)+X]
解得 X=Q/(P-1)
因此 A(N)+Q/(P-1)是以A1+Q/(P-1)為首項,P為公比的等比數列
由此可算出A(N)通項公式
3、已知A1和A2, A(N)=P*A(N-1)+Q*A(N-2),求數列通項公式
解題思路:設 A(N)+X*A(N-1)=Y*[A(N-1)+X*A(N-2)]
代入原式可得出兩組解,對兩組X,Y分別求出
A(N)+X*A(N-1)的通項公式
再解二元一次方程得出A(N)
注:可能只有一組解,但另有解決辦法。
4、現在用上面的思路來解決一個著名的問題:
N個球和N個盒子分別編號從1到N,N個球各放入一個盒子,求沒有球與盒子編號相同的放法總數。
解:設A(N)為球數為N時滿足條件的放法(以下稱無配對放法)總數,
易知A1=0,A2=1
當N》2時,一號球共有N-1種放法,假設1號球放入X號盒子
在剩下的N-1個球和N-1個盒子中,如X號球正好放入1號盒子,
問題等價于有N-2個球的無配對放法,放法總數為:A(N-2)
在剩下的N-1個球和N-1個盒子中,如X號球沒有放入1號盒子,
則可以把X號球看作1號球,問題等價于有N-1個球的無配對放法,
放法總數為:A(N-1)
因此有 A(N)=(N-1)*[A(N-1)+A(N-2)]
上式可變換為: A(N)-NA(N-1)
=-[A(N-1)-(N-1)*A(N-2)]
按等比數列得出: A(N)-NA(N-1)=(-1)^N
上式除以N!得出:
A(N) A(N-1) (-1)^N
------- = ---------------- + -----------------
N! (N-1)! N!
把 A(N)/N!當作新的數列, 把(-1)^N/N!也作為一個數列
則 A(N)等于數列 (-1)^N/N!從第二項到第N項的和再乘以N
另外可得出:
N球恰有K球與盒子配對的放法總數為: C(N,K)*A(N-K)
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