n阶差分方程重根计算公式的一般证明

本文通过数学归纳法详细证明了n阶差分方程重根计算公式的一般形式,涉及到多项式展开、组合恒等式以及牛顿幂次展开等数学技巧,展示了如何逐步推导并验证解的正确性。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

n阶差分方程重根计算公式的一般证明

设(x-a)^n=0,则它的解的形式为a^n,n*a^n,n^2*a^n...,n^(n-1)*a^n

下面采用数学归纳法证明:

即在(x-a)^(n+1)=0时,它的解形式为:a^(n+1),(n+1)*a^(n+1),(n+1)^2*a^(n+1)...,(n+1)^(n)*a^(n+1)

目前设一般形式为(n+1)^s*a^(n+1) ,  (其中0<=s<=n,不能取到n+1 )

将(n+1)^s*a^(n+1)代入(x-a)^(n+1)中有:

result=SUM { C(n+1,k)*(n+1+k)^s*a^(n+1+k)*(-a)^(n+1-k)   }  (其中0=< k  <=n+1)

Go

result=a^(2*n+2)* SUM  { C(n+1,k)*(n+1+k)^s*(-1)^(n+1-k)   }

在这里首先n是固定的,先假定s是不变的,然后假定k是不变的,对于{}中的多项式(n+1+k)^s用newton展开有:

GO

result=a^(2*n+2)* SUM  { C(n+1,k)* SUM { C(s,k')*(n+1)^k'*k^(s-k') } *(-1)^(n+1-k)   }  (其中0=< k'  <=s)

Go

k在第二个SUM里面是定的,所以运用前面的技巧C(n+1,k)*(n+1)^k'=C(n+1-1,k-1)*(n+1)^(k'-1):

result=a^(2*n+2)* SUM  { C(n+1-1,k-1)* SUM { C(s,k')*(n+1)^(k'-1)*k^(s-k') } *(-1)^(n+1-k)   }  (其中0=< k'  <=s)

GO

对(n+1)^(k'-1) 运用newton展开有:

这里(其中0=< k'-1  <=s-1)

result=a^(2*n+2)* SUM  { C(n+1-1,k-1)* SUM { C(s,k')* SUM { C(k'-1,k'')*n^k'' } *k^(s-k') } *(-1)^(n+1-k)  }

Go

result=a^(2*n+2)* SUM  { C(n,k-1)* SUM { C(s,k')* SUM { C(k'-1,k'')*n^(k'-1-k'') } *k^(s-k') } *(-1)^(n+1-k)  }

注意由数学归纳法可以知道:

其中最内层的SUM和为0,这个是(x-a)^n=0时解应该满足的条件。

从而得到证明。

 

 

评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值