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逆用特征根方程求解一类自主招生和竞赛试题

2012-08-27钱卫红嘉善高级中学浙江嘉善314100

中学教研(数学) 2012年10期
关键词:特征

●钱卫红 (嘉善高级中学 浙江嘉善 314100)

在自主招生考试和数学竞赛中,经常会遇到一类含有因式的代数综合题.它们看似与递推数列毫无联系,却可以逆用特征根方程构造递推关系,然后利用其递推关系因势利导,经过变形处理,从而达到证题的目的.

特征根法是求由常系数(齐次)线性递推式及初始值确定的递推数列通项表达式的有效方法.这里以二阶常系数线性递推式为例来说明.

设二阶常系数线性齐次递推公式为

定义 称x2=px+qx为式(1)的特征方程,其根为特征根.

定理1 设数列{xn}由初始值x1,x2及递推公式(1)确定.

(1)若式(1)的特征方程有2个不相等的特征根 α,β,则其通项为

其中A,B为初始值所确定的待定常数.

(2)若式(1)的特征方程有2个相等的特征根α,则其通项为

其中A,B为初始值所确定的待定常数.

根据定理1,可由{xn}满足的常系数线性齐次递推公式(1)及初始值 x1,x2,用特征根法求出{xn}的通项;反之,如果知道数列{xn}的特征根,那么也可用特征根法求出这个数列满足的递推公式,并用这个公式去证明数列{xn}应满足的各种结论.

1 逆用特征根方程证明一类存在性问题

例1对任意的正整数n,(1+)n都可表示为的形式,其中 s∈N+.

(2012年“北约”自主招生数学试题)

下面只要证明s∈N+,可利用二项式定理得到证明(本文不详细展开).

无独有偶,2012年浙江省高中数学竞赛的第20题,考查的也是这个问题,只是将具体的数字变为抽象的字母.

例2 设 p,q∈Z+且 q≤p2.试证对 n∈ Z+,存在 N∈Z+,使(2012年浙江省高中数学竞赛试题)

分析这是一个较有难……

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