Rozwiązywanie równań rekurencyjnych niejednorodnych
dsaf: Przykład równania rekurencyjnego niejednorodnego
a
n=
b1a
n−1+
b2a
n−2+f(n)
a
n−
b1a
n−1−
b2a
n−2=
f(n)
Najpierw znajdziemy rozwiązanie ogólne a
no
a
n−
b1a
n−1−
b2a
n−2=0
Rozwiązujemy równanie charakterystyczne a
n=x
n
x
n−
b1x
n−1−
b2x
n−2=0 /x
n−2
x
2−
b1x−
b2=0
Dla Δ≠0 pierwiastkami będą dwie liczby α
1 i α
2 krotności 1 więc przewidujemy rozwiązanie
ogólne a
n=Aα
1+Bα
2.
Dla Δ=0 mamy jeden pierwiastek α
1 krotności 2 więc przewidujemy rozwiązanie ogólne
a
n=(An+B)α
1. Zawsze przewidujemy współczynnik przy rozwiązaniu jako wielomian stopnia o 1
mniejszy niż krotność rozwiązania (co widać na przykładzie powyżej). Analogicznie do równań
innego stopnia niż 2.
Teraz algorytm przewidywania rozwiązania szczególnego, które oznaczyłem wyżej na zielono jako
f(n).
1). Jeśli f(n) jest wielomianem stopnia d i rozwiązanie ogólne nie jest wielomianem, to
przewidujemy a
ns=c
dn
d+c
d−1n
d−1+...+c
0.
Dla przykładu, jeśli ogólne nie jest wielomianem, a f(n)=3n (wielomian stopnia pierwszego) to
przewidujemy a
ns=Cn+D
2). Jeżeli f(n) jest wielomianem stopnia d i rozwiązanie ogólne a
no jest wielomianem stopnia
k, to a
ns=n
k+1(c
dn
d+...+c
0).
3). Jeżeli f(n) jest postaci wykładniczej f(n)=R*β
n i β nie jest pierwiastkiem równania
charakterystycznego, to a
ns=C*β
n
4). Jeżeli f(n)=R*β
n i β jest pierwiastkiem krotności k równania charakterystycznego, to
a
ns=C*n
k*β
n.
5). Jeżeli f(n) jest sumą pewnych funkcji (wielomiany, f. wykładniczych), to przewidywane
rozwiązanie szczególne będzie sumą odpowiednich funkcji dla poszczególnych składników.
Współczynniki A, B, C, D itd. w rozwiązaniach ogólnych i szczególnych obliczamy rozwiązując
odpowiednie układy równań po podstawieniu a
0, a
1 do a
n itd.
Jest też jeden o wiele szybszy sposób znajdywania współczynników rozwiązania szczególnego (nie
trzeba wtedy rozwiązywać układów równań z 4, 5, 6 czy nawet więcej niewiadomych), ale tego nie
chce mi się już rozpisywać

Odpowiedzą będzie wzór na n−ty wyraz ciągu a
n=a
no+a
ns