关于差分的一道习题
设[latex]x_0=0,x_1=1[/latex]且[latex]x_{n+1}=4x_n-x_{n-1},y_0=1,y_1=2[/latex]且[latex]y_{n+1}=4y_n-y_{n-1}[/latex]
试证:对一切整数[latex]n\geqslant 0[/latex],有[latex]y_n^2=3x_n^2+1[/latex]。
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设[latex]x_0=0,x_1=1[/latex]且[latex]x_{n+1}=4x_n-x_{n-1},y_0=1,y_1=2[/latex]且[latex]y_{n+1}=4y_n-y_{n-1}[/latex]
试证:对一切整数[latex]n\geqslant 0[/latex],有[latex]y_n^2=3x_n^2+1[/latex]。
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数学归纳法行吗。
没试过,我想可能证不出来,……
直接上归纳法啦.
先化简下问题, 让 [latex] u_n=y_n+\sqrt{3}x_n, v_n=y_n-\sqrt{3}x_n, a=2+\sqrt{3}, b=a^{-1}=2-\sqrt{3}[/latex],
那么要求证明 u_n * v_n=1.
由于 [latex] u_{n+1}-a\cdot u_n=b(u_n - a\cdot u_{n-1}), v_{n+1}-b\cdot v_n=a(v_n - b\cdot v_{n-1} [/latex], 结合初值条件 u1=1, u2=a; v1=1, v2=b, 立得: u_{n+1} =a* u_n, v_{n+1} =b* u_n,
因此, U(n+1)V(n+1)=a*b*U(n)V(n)=U(n)V(n).
由归纳假设, U(n)V(n)=1, 证毕,
似乎需要使用Z变换求解以上两个差分方程,分别求得x、y与n的关系,然后证明y^2=3*x^2+1就水到渠成了。
差分方程的求解
https://wenku.baidu.com/link?url ... -fPbwY0Phid02TmWrVu
由Z变换可得到:
x(n)=1/[2*sqrt(3)]*{[2+sqrt(3)]^n-[2-sqrt(3)]^n}
y(n)=1/2*{[2+sqrt(3)]^n + [2-sqrt(3)]^n} 。
由此便可得到:y^2(n)=3*x^2(n) + 1