主題
Search

遞推方程


遞推方程(也稱為差分方程)是微分方程的離散 аналог。差分方程涉及整數函式 f(n),形式如下:

 f(n)-f(n-1)=g(n),
(1)

其中 g 是某個整數函式。上述方程是一階常微分方程的離散 аналог:

 f^'(x)=g(x).
(2)

差分方程的例子經常出現在動力系統中。例子包括曼德勃羅集朱利亞集定義中涉及的迭代:

 f(n+1)=f(n)^2+c,
(3)

其中 c 是一個常數,以及邏輯斯蒂方程

 f(n+1)=rf(n)[1-f(n)],
(4)

其中 r 是一個常數。也許最著名的遞推關係例子是定義斐波那契數的那個:

 F_n=F_(n-2)+F_(n-1)
(5)

對於 n>=3F_1=F_2=1

遞推方程可以使用以下方法求解:RSolve[eqn, a[n], n]。線性遞推方程的解可以直接計算,但二次遞推方程則不太容易理解。

由遞推關係生成的序列稱為遞推序列。

 s(X)=product_(i=1)^m(1-alpha_iX)^(n_i)=1-s_1X-...-s_nX^n,
(6)

其中廣義a(h) 對於 h=0, 1, ... 由下式給出:

 a(h)=sum_(i=1)^mA_i(h)alpha_i^h,
(7)

具有不同的非零alpha_i係數 A_i(h)多項式,次數為 n_i-1,對於正整數 n_i,且 i in [1,m]。那麼序列 {a_h},其中 a_h=a(h) 滿足遞推關係

 a_(h+n)=s_1a_(h+n-1)+...+s_na_h
(8)

(Myerson 和 van der Poorten 1995)。

一般遞推序列中的項屬於在整數上的有限生成,因此每個有理數都不可能出現在任何有限生成的遞推序列中。如果一個遞推序列無限次消失,那麼它會在算術級數上消失,其公差為 1,僅取決於根。遞推序列可以無限次取值的數量受到某個整數 l 的限制,該整數僅取決於根。不存在每個整數都無限次出現的遞推序列,也不存在每個高斯整數都出現的遞推序列(Myerson 和 van der Poorten 1995)。

mu(n) 是一個界限,使得階數為 n 的非退化整數遞推序列至少取值零 mu(n) 次。那麼 mu(2)=1mu(3)=6,且 mu(4)>=9(Myerson 和 van der Poorten 1995)。mu(3) 的最大情況是:

 a_(n+3)=2a_(n+2)-4a_(n+1)+4a_n
(9)

其中

 a_0=a_1=0
(10)
 a_2=1.
(11)

零點是

 a_0=a_1=a_4=a_6=a_(13)=a_(52)=0
(12)

(Beukers 1991)。


另請參閱

自變數加法關係, 自變數乘法關係, 比內形式, 比內斐波那契數公式, 克倫肖遞推公式, 差分-微分方程, 快速斐波那契變換, 斐波那契數, 有限差分, 指標方程, 線性遞推方程, 盧卡斯序列, 常微分方程, 二次遞推方程, 商差表, 反射關係, 平移關係, Skolem-Mahler-Lech 定理

使用 探索

參考文獻

Abramov, S. A. "Rational Solutions of Linear Differential and Difference Equations with Polynomial Coefficients." USSR Comput. Meths. Math. Phys. 29, 7-12, 1989.Abramov, S. A. "Rational Solutions of Linear Difference and q-Difference Equations with Polynomial Coefficients." Proc. ISSAC' 95, 285-289, 1995.Abramov, S. A.; Bronstein, M.; and Petkovšek, M. "On Polynomial Solutions of Linear Operator Equations." Proc. ISSAC' 95, 290-296, 1995.Agarwal, R. P. Difference Equations and Inequality: Theory, Methods, and Applications, 2nd ed., rev. exp. New York: Dekker, 2000.Batchelder, P. M. An Introduction to Linear Difference Equations. New York: Dover, 1967.Bellman, R. E. and Cooke, K. L. Differential-Difference Equations. New York: Academic Press, 1963.Beukers, F. "The Zero-Multiplicity of Ternary Recurrences." Composito Math. 77, 165-177, 1991.Beyer, W. H. "Finite Differences." CRC Standard Mathematical Tables, 28th ed. Boca Raton, FL: CRC Press, pp. 429-460, 1988.Birkhoff, G. D. "General Theory of Linear Difference Equations." Trans. Amer. Math. Soc. 12, 243-284, 1911.Brand, L. Differential and Difference Equations. New York: Wiley, 1966.Fulford, G.; Forrester, P.; and Jones, A. Modelling with Differential and Difference Equations. New York: Cambridge University Press, 1997.Goldberg, S. Introduction to Difference Equations, with Illustrative Examples from Economics, Psychology, and Sociology. New York: Dover, 1986.Greene, D. H. and Knuth, D. E. Mathematics for the Analysis of Algorithms, 3rd ed. Boston, MA: Birkhäuser, 1990.Levy, H. and Lessman, F. Finite Difference Equations. New York: Dover, 1992.Myerson, G. and van der Poorten, A. J. "Some Problems Concerning Recurrence Sequences." Amer. Math. Monthly 102, 698-705, 1995.Press, W. H.; Flannery, B. P.; Teukolsky, S. A.; and Vetterling, W. T. "Recurrence Relations and Clenshaw's Recurrence Formula." §5.5 in Numerical Recipes in FORTRAN: The Art of Scientific Computing, 2nd ed. Cambridge, England: Cambridge University Press, pp. 172-178, 1992.Richtmyer, R. D. and Morton, K. W. Difference Methods for Initial-Value Problems, 2nd ed. New York: Interscience Publishers, 1967.Riordan, J. An Introduction to Combinatorial Analysis. New York: Wiley, 1980.Sloane, N. J. A. and Plouffe, S. "Recurrences and Generating Functions" and "Other Methods for Hand Analysis." §2.4 and 2.6 in The Encyclopedia of Integer Sequences. San Diego, CA: Academic Press, pp. 9-10 and 13-18, 1995.van Hoeij, M. Rational Solutions of Linear Difference Equations." Proc. ISSAC' 98, 120-123, 1998.Weisstein, E. W. "Books about Difference Equations." http://www.ericweisstein.com/encyclopedias/books/DifferenceEquations.html.Wimp, J. Computations with Recurrence Relations. Boston, MA: Pitman, 1984.Wolfram, S. A New Kind of Science. Champaign, IL: Wolfram Media, pp. 128-131, 2002.

在 上引用

遞推方程

請引用本文為

Weisstein, Eric W. "遞推方程。" 來自 Web 資源。 https://mathworld.tw/RecurrenceEquation.html

學科分類