aₙ₊₁=paₙ+qⁿ の両辺を累乗で割って解く(A)
★★☆☆☆☆☆(章末問題) / 作成者: shonan / 2026/10/24
🔁 類題: aₙ₊₁=paₙ+qⁿ の両辺を累乗で割って解く(B) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
$a_1=1,\quad a_{n+1}=2a_n+3^n$ によって定められる数列 $\{a_n\}$ の一般項を求めよ.
両辺を $3^{n+1}$ で割ると
\[ \frac{a_{n+1}}{3^{n+1}}=\frac{2}{3}\cdot\frac{a_n}{3^n}+\frac{1}{3} \]
$b_n=\dfrac{a_n}{3^n}$ とおくと $b_{n+1}=\dfrac{2}{3}b_n+\dfrac{1}{3}$,$b_1=\dfrac{1}{3}$.
$\beta=\dfrac{2}{3}\beta+\dfrac{1}{3}$ より $\beta=1$ で,$b_{n+1}-1=\dfrac{2}{3}(b_n-1)$.
よって,数列 $\{b_n-1\}$ は初項 $b_1-1=-\dfrac{2}{3}$,公比 $\dfrac{2}{3}$ の等比数列であるから
\[ b_n-1=\left(\frac{1}{3}-1\right)\left(\frac{2}{3}\right)^{n-1}=-\left(\frac{2}{3}\right)^n \]
$b_n=1-\left(\dfrac{2}{3}\right)^n$ であるから
\[ a_n=3^n b_n=3^n-2^n \]
(別解:両辺を $2^{n+1}$ で割ると $\dfrac{a_{n+1}}{2^{n+1}}=\dfrac{a_n}{2^n}+\dfrac{1}{2}\left(\dfrac{3}{2}\right)^n$ となり,階差数列の形から求めることもできる.)
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