一个递推式


今天刷题的时候刷到一道好题,最后弄成了一个递推式,而且还收获了一个等式,就是长得有点像牛顿二项式的那种但是没有系数,竟然还阔以化成一坨(`・ω・´)
A n + A n − 1 B + A n − 2 B 2 + . . . + A B n − 1 + B n = A n + 1 − B n + 1 A − B A^n+A^{n-1}B+A^{n-2}B^2+...+AB^{n-1}+B^n=\frac{A^{n+1}-B^{n+1}}{A-B} An+An1B+An2B2+...+ABn1+Bn=ABAn+1Bn+1
正当我以为这是个很牛皮的发现的时候,别人说这就是等比数列,公比是 B A \frac{B}{A} AB,我一下就觉得自己太瓜了(。・ω・。)

原题是这样的:
在这里插入图片描述

这样就阔以编一道题了:

a n = A a n − 1 + B a n − 1 − A B a n − 2 a_n=Aa_{n-1}+Ba_{n-1}-ABa_{n-2} an=Aan1+Ban1ABan2
a 1 = A + B , a 2 = ( A + B ) 2 − A B , A , B 为 常 数 求 a n a_1=A+B,a_2=(A+B)^2-AB,A,B为常数求a_n a1=A+B,a2=(A+B)2AB,A,Ban

解法:

化一哈,关键步骤:
a n − A a n − 1 = B ( a n − 1 − B a n − 2 ) = B n − 2 ( a 2 − a 1 ) = B n a_n-Aa_{n-1}=B(a_{n-1}-Ba_{n-2})=B^{n-2}(a_2-a_1)=B^n anAan1=B(an1Ban2)=Bn2(a2a1)=Bn
所以就变成了:
a n − A a n − 1 = B n a_n-Aa_n-1=B^n anAan1=Bn
a n = A a n − 1 + B n a_n=Aa_{n-1}+B^n an=Aan1+Bn
a n = A ( a n − 2 + B n − 1 ) + B n = . . . = A n + A n − 1 B + A n − 2 B 2 + . . . + A B n − 1 + B n a_n=A(a_{n-2}+B^{n-1})+B^n=...=A^n+A^{n-1}B+A^{n-2}B^2+...+AB^{n-1}+B^n an=A(an2+Bn1)+Bn=...=An+An1B+An2B2+...+ABn1+Bn

### 递推关系的推导方法 递推关系的推导通常涉及对问题结构的深入分析,并找到相邻数据项之间的数学或逻辑关系。以下是几种常见的推导方法: #### 1. **观察与归纳法** - **基本思路**:通过观察前几项的具体数值,归纳出递推关系。这种方法适用于简单的数列问题,例如斐波那契数列。 - **步骤**: 1. 列出数列的前几项。 2. 观察前后项之间的规律。 3. 提出一个假设的递推关系。 4. 用数学归纳法证明该关系的正确性。 - **示例**:斐波那契数列的递推关系为 $ F_n = F_{n-1} + F_{n-2} $,其中 $ F_0 = 0 $, $ F_1 = 1 $。 #### 2. **组合数学法** - **基本思路**:在组合问题中,递推关系可以通过将问题分解为子问题来建立。例如,排列组合问题中,可以利用组合数的性质推导出递推关系。 - **示例**:组合数 $ C(n, k) $ 的递推关系为 $ C(n, k) = C(n-1, k) + C(n-1, k-1) $,其中 $ C(n, 0) = 1 $, $ C(n, n) = 1 $。这可以通过组合数的定义直接推导得出。 #### 3. **数学归纳法** - **基本思路**:通过数学归纳法验证递推关系的正确性。这种方法通常用于证明已知的递推关系是否适用于所有情况。 - **步骤**: 1. **基础步骤**:验证初始条件是否成立。 2. **归纳步骤**:假设对于某个 $ n = k $ 成立,证明对于 $ n = k+1 $ 也成立。 - **示例**:证明斐波那契数列的递推关系 $ F_n = F_{n-1} + F_{n-2} $ 的正确性。 #### 4. **差分方程法** - **基本思路**:通过差分方程的形表达递推关系,适用于连续数据的离散化处理。 - **步骤**: 1. 将问题转化为差分方程的形。 2. 解差分方程以找到递推关系。 - **示例**:对于线性齐次差分方程 $ a_n = 2a_{n-1} + 3a_{n-2} $,可以通过特征方程求解其通解。 #### 5. **动态规划法** - **基本思路**:在动态规划问题中,递推关系通常通过状态转移方程表示。状态转移方程描述了当前状态与之前状态的关系。 - **步骤**: 1. 定义状态。 2. 推导状态转移方程。 3. 确定初始条件。 - **示例**:背包问题中,状态转移方程可能为 $ dp[i][j] = \max(dp[i-1][j], dp[i-1][j-w_i] + v_i) $,其中 $ dp[i][j] $ 表示前 $ i $ 个物品在容量 $ j $ 下的最大价值。 #### 6. **数学建模法** - **基本思路**:通过建立数学模型来推导递推关系。这种方法常用于实际问题的抽象和建模。 - **步骤**: 1. 对问题进行抽象,建立数学模型。 2. 通过模型推导出递推关系。 - **示例**:样本方差的递推可以通过对样本方差的定义进行推导得出,利用新抽样值更新方差计算。 ### 代码示例 以下是一个简单的递推关系实现示例,计算斐波那契数列的前 $ n $ 项: ```python def fibonacci(n): if n <= 0: return [] elif n == 1: return [0] elif n == 2: return [0, 1] fib_sequence = [0, 1] for i in range(2, n): next_value = fib_sequence[i-1] + fib_sequence[i-2] fib_sequence.append(next_value) return fib_sequence ``` ###
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