■数とあそぶ(その54)

  tn+1+√2un+1=(1+√2)(tn+√2un)

          =(tn+2un)+√2(tn+un)

より

  tn+1=tn+2un

  un+1=tn+un

  cn =[tn,un]’   A=[a,b]=[1,2]

                 [c,d] [1,1]

とおくと,cn+1=Acn,cn+2=Acn+1=A^2cn

 ここで,ケーリー・ハミルトン方程式

  A^2=(trA)A−(detA)I

より

  cn+2 =A^2cn=(trA)Acn−(detA)Icn

     =(trA)cn+1−(detA)cn

     =(a+d)cn+1−(ad−bc)cn

     =2cn+1+cn

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  an+1=an+2bn,bn+1=an+bn

  an+1=an+2bn=an+2(an-1+bn-1)

 =an+an-1+(an-1+2bn-1)=2an+an-1

  bn+1=an+bn=(an-1+2bn-1)+bn

 =(an-1+bn-1)+bn+bn-1=2bn+bn-1

より

  an+1=2an+an-1,bn+1=2bn+bn-1

同じ特性方程式が得られた.

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 α,βを2次方程式x^2−2x−1=0の根1±√2として,

  an+1−αan=β(an−αan-1)=β^2(an-1−αan-2)=・・・=β^(n-1)(a2−αa1)

α,βを入れ替えると

  an+1−βan=α^(n-1)(a2−βa1)=α^n(a1−βa0)

  an+1−αan=β^(n-1)(a2−αa1)=β^n(a1−αa0)

 したがって,整数列{an}の一般項は

  an={α^n(a1−βa0)−β^n(a1−αa0)}/(α−β)

α=1+√2,β=1−√2,初期値をa1=1,a2=1とすると

  an=1/2{(1+√2)^n+(1−√2)^n}

 整数列{bn}でも同じ漸化式ですから,同じ一般項になります.

  bn={α^n(b1−βb0)−β^n(b1−αb0)}/(α−β)

初期値をb0=0,b1=1とすると

  bn=1/2√2{(1+√2)^n−(1−√2)^n}

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