1次分数型の漸化式(特性方程式が重解をもつ)(B)
★★☆☆☆☆☆(章末問題) / 作成者: shonan / 2026/10/24
🔁 類題: 1次分数型の漸化式(特性方程式が重解をもつ)(A) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
$a_1=3,\quad a_{n+1}=\dfrac{5a_n-4}{a_n+1}$ によって定められる数列 $\{a_n\}$ の一般項を求めよ.
$x=\dfrac{5x-4}{x+1}$ とすると $x^2-4x+4=0$ より $x=2$(重解).
\[ a_{n+1}-2=\frac{5a_n-4-2(a_n+1)}{a_n+1}=\frac{3(a_n-2)}{a_n+1} \]
$a_1-2=1\neq 0$ であり,この式から $a_n\neq 2$ ならば $a_{n+1}\neq 2$.よってすべての $n$ で $a_n\neq 2$ である.逆数をとると
\[ \frac{1}{a_{n+1}-2}=\frac{(a_n-2)+3}{3(a_n-2)}=\frac{1}{a_n-2}+\frac{1}{3} \]
$b_n=\dfrac{1}{a_n-2}$ は初項 $1$,公差 $\dfrac{1}{3}$ の等差数列で $b_n=\dfrac{n+2}{3}$.よって
\[ a_n=2+\frac{3}{n+2}=\frac{2n+7}{n+2} \]
(確認:$a_2=\dfrac{11}{4}$)
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