- εξίσωση που εκφράζει τον n-οστό όρο a n της ακολουθίας, - µέσω ενός ή περισσότερων όρων από τους a 0, a 1,..., a n 1, - για κάθε n n 0, όπου n 0 N.

Σχετικά έγγραφα
(Γραμμικές) Αναδρομικές Σχέσεις

(Γραμμικές) Αναδρομικές Σχέσεις

(Γραμμικές) Αναδρομικές Σχέσεις

a n = 3 n a n+1 = 3 a n, a 0 = 1

ιαιρετότητα Στοιχεία Θεωρίας Αριθµών «Ο Αλγόριθµος της ιαίρεσης» Αριθµητική Υπολοίπων 0 r < d και a = d q +r

Υπολογιστικά & Διακριτά Μαθηματικά

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

O n+2 = O n+1 + N n+1 = α n+1 N n+2 = O n+1. α n+2 = O n+2 + N n+2 = (O n+1 + N n+1 ) + (O n + N n ) = α n+1 + α n

Ανω Φράγµα στην Τάξη των Συναρτήσεων. Ρυθµός Αύξησης (Τάξη) των Συναρτήσεων. Παράδειγµα (1/2) O( g(n) ) είναι σύνολο συναρτήσεων:

1 Ανάλυση αλγορίθµων. 2 Συµβολισµοί O, Ω και Θ. 3 Αναδροµικές εξισώσεις

Μαθηµατικά για Πληροφορική

a n + 6a n a n 2 + 8a n 3 = 0, a 0 = 1, a 1 = 2, a 2 = 8

Kεφάλαιο 4. Συστήµατα διαφορικών εξισώσεων.

Στοιχεία Αλγορίθµων και Πολυπλοκότητας

ΕΠΙΛΥΣΗ ΓΡΑΜΜΙΚΩΝ.Ε. ΜΕ ΚΡΟΥΣΤΙΚΕΣ ΙΕΓΕΡΣΕΙΣ

Ορισµός. Εστω συναρτήσεις: f : N R και g : N R. η f(n) είναι fi( g(n) ) αν υπάρχουν σταθερές C 1, C 2 και n 0, τέτοιες ώστε:

Αρχή Εγκλεισµού-Αποκλεισµού (3 σύνολα) Αρχή Εκλεισµού-Αποκλεισµού Η Τάξη των Συναρτήσεων. Εφαρµογές. Παράδειγµα 1.

Kεφάλαιο 4. Συστήµατα διαφορικών εξισώσεων

Γενικές Παρατηρήσεις. Μη Κανονικές Γλώσσες - Χωρίς Συµφραζόµενα (1) Το Λήµµα της Αντλησης. Χρήση του Λήµµατος Αντλησης.

Μαθηµατική Επαγωγή. Ορέστης Τελέλης. Τµήµα Ψηφιακών Συστηµάτων, Πανεπιστήµιο Πειραιώς

Παραδείγµατα. Τάξη των Συναρτήσεων (1) Παράδειγµα (2) Να δειχθεί ότι 7n 2 = O(n 3 ). Ορέστης Τελέλης

3.3 ΑΛΓΕΒΡΙΚΗ ΕΠΙΛΥΣΗ ΓΡΑΜΜΙΚΟΥ

Μαθηµατική Επαγωγή. Ορέστης Τελέλης. Τµήµα Ψηφιακών Συστηµάτων, Πανεπιστήµιο Πειραιώς

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ Ι (ΠΕΡΙΤΤΟΙ) Λυσεις Ασκησεων - Φυλλαδιο 2

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Β ΛΥΚΕΙΟΥ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο 3.2 Η ΕΝΝΟΙΑ ΤΟΥ ΓΡΑΜΜΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΚΑΙ Η. (Σ) όπου α, β, α, β, είναι οι

ΓΡΑΜΜΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΕΞΙΣΩΣΕΩΝ

Οι πράξεις που χρειάζονται για την επίλυση αυτών των προβληµάτων (αφού είναι απλές) µπορούν να τεθούν σε µια σειρά και πάρουν µια αλγοριθµική µορφή.

Αναδρομικές ακολουθίες και Θεωρία Αριθμών

10 ΣΥΝΗΘΕΙΣ ΙΑΦΟΡΙΚΕΣ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ

Κεφάλαιο 6 Ιδιοτιµές και Ιδιοδιανύσµατα

= = = A X = B X = A B=

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥ ΩΝ: ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΘΕ: ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΉ Ι (ΠΛΗ 12) ΛΥΣΕΙΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 3

Σύνοψη Προηγούµενου. Γλώσσες χωρίς Συµφραζόµενα (2) Ισοδυναµία CFG και PDA. Σε αυτό το µάθηµα. Αυτόµατα Στοίβας Pushdown Automata

Αλγόριθµοι και Πολυπλοκότητα

Μια TM µπορεί ένα από τα δύο: να αποφασίζει µια γλώσσα L. να αναγνωρίζει (ηµιαποφασίζει) µια γλώσσα L. 1. Η TM «εκτελεί» τον απαριθµητή, E.

Επιπλέον Ασκήσεις. Μαθηµατική Επαγωγή. ιαιρετότητα. Προβλήµατα ιαιρετότητας.

ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ ΙΑΦΟΡΩΝ. Εξισώσεις διαφορών

Διαφορικές εξισώσεις

ΕΥΡΕΣΗ ΣΥΝΟΛΟΥ ΤΙΜΩΝ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ. της f : A. Rούτε εύκολη είναι ούτε πάντοτε δυνατή. Για τις συναρτήσεις f (x) = x ηµ x και ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ

Παραδείγµατα : Έστω ότι θέλουµε να παραστήσουµε γραφικά την εξίσωση 6χ-ψ=3. Λύση 6χ-ψ=3 ψ=6χ-3. Άρα η εξίσωση παριστάνει ευθεία. Για να τη χαράξουµε

Ασκήσεις3 Διαγωνισιμότητα Βασικά σημεία Διαγωνίσιμοι πίνακες: o Ορισμός και παραδείγματα.

Μονοπάτια και Κυκλώµατα Euler. Στοιχεία Θεωρίας Γραφηµάτων (3,4) Παραδείγµατα. Κριτήρια Υπαρξης.

β) 3 n < n!, n > 6 i i! = (n + 1)! 1, n 1 i=1

Ασκήσεις3 Διαγωνίσιμες Γραμμικές Απεικονίσεις

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ. Για την επίλυση ενός γραμμικού συστήματος με την χρήση των οριζουσών βασική είναι η παρακάτω επισήμανση:


ΘΕΩΡΙΑ ΑΡΙΘΜΩΝ Ασκησεις - Φυλλαδιο 8

P(n, r) = n! P(n, r) = n r. (n r)! n r. n+r 1 r n!

Μάθηµα 8. , δέχεται εφαπτοµένη στο σηµείο της ( k, f ( k)), k D

5.1 Ιδιοτιµές και Ιδιοδιανύσµατα

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

Στοιχεία Θεωρίας Γραφηµάτων (3)

Απαρίθµηση Μονοπατιών. Στοιχεία Θεωρίας Γραφηµάτων (3) Μονοπάτια και Κυκλώµατα Euler. Ορέστης Τελέλης

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΕΣ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ

Ασκήσεις για το µάθηµα «Ανάλυση Ι και Εφαρµογές» (ε) Κάθε συγκλίνουσα ακολουθία άρρητων αριθµών συγκλίνει σε άρρητο αριθµό.

Σύνοψη Προηγούµενου. Κανονικές Γλώσσες (3) Παραδείγµατα µε Κανονικές Εκφράσεις. Σε αυτό το µάθηµα.

ΛΙΒΑΘΙΝΟΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ Επιστήµη και Τεχνολογία των Υπολογιστών Α.Μ.: 403. Πρώτη Οµάδα Ασκήσεων

Μάθηµα 1. Κεφάλαιο 1o: Συστήµατα. γ R παριστάνει ευθεία και καλείται γραµµική εξίσωση µε δύο αγνώστους.

1 GRAMMIKES DIAFORIKES EXISWSEIS DEUTERAS TAXHS

Προηγούµενο: Ανω Φράγµα στην Τάξη των Συναρτήσεων. Ρυθµός Αύξησης (Τάξη) των Συναρτήσεων. Σύνοψη Ιδιοτήτων

Σύνοψη Προηγούµενου. Κανονικές Γλώσσες (1) Προβλήµατα και Γλώσσες. Σε αυτό το µάθηµα. ιαδικαστικά του Μαθήµατος.

3.5 ΣΧΕΤΙΚΗ ΘΕΣΗ ΕΥΘΕΙΑΣ ΚΑΙ ΚΩΝΙΚΗΣ

Γραµµικη Αλγεβρα Ι Επιλυση Επιλεγµενων Ασκησεων Φυλλαδιου 8

Ισοδυναµίες, Μερικές ιατάξεις

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ΕΛΑΧΙΣΤΑ ΤΕΤΡΑΓΩΝΑ

Θα ξέρεις τι λέγεται γραμμική εξίσωση με δύο αγνώστους. Λέγεται κάθε εξίσωση της μορφής αχ +βψ =γ. Θα ξέρεις τι είναι το σύστημα εξισώσεων

x y και να γίνει επαλήθευση. Βρείτε τη µερική λύση που για x=1 έχει κλίση 45 ο. Α τρόπος Η Ε γράφεται (1)

Kεφάλαιο 4. Συστήματα διαφορικών εξισώσεων. F : : F = F r, όπου r xy

Γραμμική Άλγεβρα και Μαθηματικός Λογισμός για Οικονομικά και Επιχειρησιακά Προβλήματα

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

4. Αναδροµικός τύπος Είναι ο τύπος που συσχετίζει δύο ή περισσότερους γενικούς όρους µιας ακολουθίας

Άσκηση 1. i) ============================================================== Α n ( 3 n 1 ) A ) 5 4. Α n 1 2 ( n n 2.

όπου είναι γνήσια. ρητή συνάρτηση (δηλαδή ο βαθµός του πολυωνύµου υ ( x)

ΕΞΙΣΩΣΗ ΕΥΘΕΙΑΣ ΓΕΝΙΚΗ ΜΟΡΦΗ

Αποφασισιµότητα / Αναγνωρισιµότητα. Μη Επιλύσιµα Προβλήµατα. Η έννοια της αναγωγής. Τερµατίζει µια δεδοµένη TM για δεδοµένη είσοδο;

{ } ΠΛΗ 12: ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΤΗ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Ι 2 η ΓΡΑΠΤΗ ΕΡΓΑΣΙΑ. Απαντήσεις. 1. (15 µονάδες)

Οι ιδιότητες και οι µέθοδοι επίλυσης διαφορικών εξισώσεων παρουσιάζονται σε µία σειρά εγχειριδίων µαθηµατικών

Γραµµικη Αλγεβρα Ι Επιλυση Επιλεγµενων Ασκησεων Φυλλαδιου 4

ΑΛΓΕΒΡΙΚΗ ΕΠΙΛΥΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

Δυναμική Μηχανών I. Επίλυση Προβλημάτων Αρχικών Συνθηκών σε Συνήθεις. Διαφορικές Εξισώσεις με Σταθερούς Συντελεστές

Α. ΑΠΑΡΑΙΤΗΤΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑΣ

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙKΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

Κατηγορία 1 η. Σταθερή συνάρτηση Δίνεται παραγωγίσιμη συνάρτηση f : 0, f '( x) 0 για κάθε εσωτερικό σημείο x του Δ

(a 1, b 1 ) (a 2, b 2 ) = (a 1 a 2, b 1 b 2 ).

Αλγόριθµοι και Πολυπλοκότητα

Μαθηµατικό Παράρτηµα 2 Εξισώσεις Διαφορών

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΕΠΙΛΥΣΗ ΓΡΑΜΜΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ. nn n n

τη µέθοδο της µαθηµατικής επαγωγής για να αποδείξουµε τη Ϲητούµενη ισότητα.

Συνήθεις ιαφορικές Εξισώσεις, Απαντήσεις-Παρατηρήσεις στην Εξέταση Περιόδου Σεπτεµβρίου.

Ποιές οι θεµελιώδεις δυνατότητες και ποιοί οι εγγενείς περιορισµοί των υπολογιστών ; Τί µπορούµε και τί δε µπορούµε να υπολογίσουµε (και γιατί);

Στοιχεία Θεωρίας Υπολογισµού (1): Τυπικές Γλώσσες, Γραµµατικές

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

Διαφορικές εξισώσεις

Σχέσεις, Ιδιότητες, Κλειστότητες

ΜΕΜ251 Αριθμητική Ανάλυση

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΑΝΑΛΥΣΗ ΑΛΓΟΡΙΘΜΩΝ

Δίνεται το σύστημα μιας εισόδου και μιας εξόδου, το οποίο περιγράφεται από τις κάτωθι εξισώσεις:,, πίνακας,

ΘΕΩΡΙΑ ΑΡΙΘΜΩΝ. Ασκησεις Επαναληψης. ιδασκων: Α. Μπεληγιάννης Ιστοσελιδα Μαθηµατος :

Transcript:

Αναδροµικές Σχέσεις Αναδροµικές Σχέσεις Ορέστης Τελέλης telelis@unipi.gr Τµήµα Ψηφιακών Συστηµάτων, Πανεπιστήµιο Πειραιώς Αναδροµική Σχέση για την ακολουθία a n } είναι: - εξίσωση που εκφράζει τον n-οστό όρο a n της ακολουθίας, - µέσω ενός ή περισσότερων όρων από τους a 0, a 1,..., a n 1, - για κάθε n n 0, όπου n 0 N. Λύση Αναδροµικής Σχέσης: ακολουθία που οι όροι της ικανοποιούν τη σχέση. Αρχικές Συνθήκες: Είναι οι τιµές των όρων της ακολουθίας που προηγούνται του a n0. Μια αναδροµική σχέση µε δεδοµένες αρχικές συνθήκες ορίζουν µοναδική λύση (αποδεικνύεται επαγωγικά). Ο. Τελέλης Πανεπιστήµιο Πειραιώς Αναδροµικές Σχέσεις 1 / 4 Ο. Τελέλης Πανεπιστήµιο Πειραιώς Αναδροµικές Σχέσεις / 4 Παραδείγµατα Η ακολουθία Fibonacci a n = Αναδροµική Σχέση a n 1 + 3 αν n 1 αν n = 0 Ακολουθία 5, 8, 11, 14,... Ορισµός Αναδροµική Σχέση: f n = f n 1 + f n, για κάθε n Αρχικές Συνθήκες: f 0 = 0, f 1 = 1 a n = a n 1 a n αν n 5 αν n = 1 3 αν n = 0, 3, 5, 8,... f = f 1 + f 0 = 1 + 0 = 1 f 3 = f + f 1 = 1 + 1 = a n = n a n 1 αν n 1 αν n = 1 a n = n! f 4 = f 3 + f = + 1 = 3 f 5 = f 4 + f 3 = 3 + = 5 Ποιές εκδοχές της a n } ικανοποιούν την a n = a n 1 a n (για n ); a n = 3n, a n = n, a n = 5 f 6 = f 5 + f 4 = 5 + 3 = 8 Leonardo Fibonacci, 1170 150 Την επινόησε ο L. Fibonacci για την εκτίµηση του πληθυσµού κουνελιών. Ο. Τελέλης Πανεπιστήµιο Πειραιώς Αναδροµικές Σχέσεις 3 / 4 Ο. Τελέλης Πανεπιστήµιο Πειραιώς Αναδροµικές Σχέσεις 4 / 4

Εκτίµηση Πληθυσµού Κουνελιών Επίλυση Αναδροµικών Σχέσεων Ενα κουνέλι είναι σε αναπαραγωγική ηλικία στον 3ο µήνα της Ϲωής του Ξεκινάµε µε ένα Ϲευγάρι νεογνών Γραµµική Οµογενής Αναδροµική Σχέση τάξης k µε σταθερούς συντελεστές a n = c 1 a n 1 + c a n + + c k a n k, c 1,..., c k R, c k 0 Μήνας Ωριµα Ζεύγη Ζεύγη Νεογνών Ολικά Ζεύγη 1 0 1 1 0 1 1 3 1 1 - P n = 1.11P n 1 1ης τάξης. - f n = f n 1 + f n ης τάξης. - a n = a n 5 5ης τάξης. - a n = a n 1 + a n όχι γραµµική. - H n = H n 1 + 1 όχι οµογενής. - B n = n B n 1 όχι σταθ. συντελ. 4 1 3 5 3 5 6 3 5 8 Μια γραµµική οµογενής αναδροµική σχέση τάξης k και k αρχικές συνθήκες: a 0 = C 0, a 1 = C 1,..., a k 1 = C k 1 προσδιορίζουν µοναδική ακολουθία που τις ικανοποιεί. Ο. Τελέλης Πανεπιστήµιο Πειραιώς Αναδροµικές Σχέσεις 5 / 4 Ο. Τελέλης Πανεπιστήµιο Πειραιώς Αναδροµικές Σχέσεις 6 / 4 Χαρακτηριστική Εξίσωση Γραµµικές Οµογενείς Αναδροµικές Σχέσεις ης Τάξης Εστω γραµµική οµογενής αναδροµική σχέση µε σταθερούς συντελεστές: a n = c 1 a n 1 + c a n + + c k a n k Χαρακτηριστική Εξίσωση (χ.ε.): r k c 1 r k 1 c r k c k = 0 a n = r n λύση της αναδροµικής σχέσης αν και µόνο αν r είναι λύση της χ.ε. Πράγµατι, πολλαπλασιάζοντας µε r n k τη χ.ε., έχουµε: r n c 1 r n 1 c r n c k r n k = 0 δηλαδή, η a n = r n ικανοποιεί την αναδροµική σχέση. Αναδροµική Σχέση Χαρακτηριστική Εξίσωση a n = c 1 a n 1 + c a n r c 1 r c = 0 Θεώρηµα Εστω δύο ρίζες r 1 r της χ.ε. a n } είναι λύση αν και µόνο αν: a n = A 1 r n 1 + A r n, όπου A 1 και A είναι σταθερές. Θεώρηµα Εστω r 0 διπλή ρίζα της χ.ε. a n } είναι λύση αν και µόνο αν: a n = A 1 r n 0 + A n r n 0, όπου A 1 και A είναι σταθερές. Ο. Τελέλης Πανεπιστήµιο Πειραιώς Αναδροµικές Σχέσεις 7 / 4 Ο. Τελέλης Πανεπιστήµιο Πειραιώς Αναδροµικές Σχέσεις 8 / 4

Παραδείγµατα Να επιλυθούν οι αναδροµικές σχέσεις: a n 1 + a n, αν n a n = 7, αν n = 1, αν n = 0 6a n 1 9a n, αν n a n = 6, αν n = 1 1, αν n = 0 f n 1 + f n αν n f n = 1, αν n = 1 0, αν n = 0 Παράδειγµα 1 a n 1 + a n, αν n Να επιλυθεί η αναδροµική σχέση: a n = 7, αν n = 1, αν n = 0 Χαρακτηριστική Εξίσωση: r r = 0. Ρίζες: r = και r = 1, εποµένως η λύση είναι της µορφής: a 0 = = A 1 + A a n = A 1 n + A ( 1) n a 1 = 7 = A 1 A } A 1 = 3 A = 1 Εποµένως, a n = 3 n ( 1) Ο. Τελέλης Πανεπιστήµιο Πειραιώς Αναδροµικές Σχέσεις 9 / 4 Ο. Τελέλης Πανεπιστήµιο Πειραιώς Αναδροµικές Σχέσεις 10 / 4 Παράδειγµα : η Ακολουθία Fibonacci f n 1 + f n αν n Να επιλυθεί η αναδροµική σχέση: f n = 1, αν n = 1 0, αν n = 0 Χαρακτηριστική Εξίσωση: r r 1 = 0. Ρίζες: r 1 = (1 + 5)/ και r = (1 5)/, εποµένως η λύση είναι: f n = A 1 ( 1 + 5 ) n + A ( 1 5 ) n Παράδειγµα 3 6a n 1 9a n, αν n Να επιλυθεί η αναδροµική σχέση: a n = 6, αν n = 1 1, αν n = 0 Χαρακτηριστική Εξίσωση: r 6r + 9 = 0. Μοναδική Ρίζα: r = 3, εποµένως η λύση είναι της µορφής: a n = A 1 3 n + A n3 n f 0 = 0 = A 1 + A f 1 = 1 = A 1 ( 1+ 5 ) + A ( 1 ) 5 Εποµένως, f n = 1 ( ) n 1 + 5 1 ( ) n 1 5. 5 5 } A 1 = 1/ 5 A = 1/ 5 a 0 = 1 = A 1 a 1 = 3 = 3A 1 + 3A Εποµένως, a n = 3 n + n3 } A 1 = 1 A = 1 Ο. Τελέλης Πανεπιστήµιο Πειραιώς Αναδροµικές Σχέσεις 11 / 4 Ο. Τελέλης Πανεπιστήµιο Πειραιώς Αναδροµικές Σχέσεις 1 / 4

Γενική Γραµµική Οµογενής Αναδροµική Σχέση (1/) Γενική Γραµµική Οµογενής Αναδροµική Σχέση (/) Αναδροµική Σχέση Χαρακτηριστική Εξίσωση Αναδροµική Σχέση Χαρακτηριστική Εξίσωση a n = c 1 a n 1 + + c k a n k r k c 1 r k 1 c k = 0 a n = c 1 a n 1 + + c k a n k r k c 1 r k 1 c k = 0 Θεώρηµα Εστω ότι η χ.ε. έχει k διαφορετικές ρίζες r 1, r,..., r k. a n } είναι λύση αν και µόνο αν: Θεώρηµα Εστω ότι η χ.ε. έχει t διαφορετικές ρίζες r 1, r,..., r t, µε πολλαπλότητες m 1, m,..., m t (όπου i m i = k). a n } είναι λύση αν και µόνο αν: a n = A 1 r n 1 + A r n + + A kr n k, A 1, A,..., A k σταθερές. a n = (A 1,0 + A 1,1 n + + A 1,m1 1n m1 1 ) r n 1 + (A,0 + A,1 n + + A,m 1n m 1 ) r n + + (A t,0 + A t,1 n + + A t,mt 1n mt 1 ) r n t Ο. Τελέλης Πανεπιστήµιο Πειραιώς Αναδροµικές Σχέσεις 13 / 4 Ο. Τελέλης Πανεπιστήµιο Πειραιώς Αναδροµικές Σχέσεις 14 / 4 Παραδείγµατα Παράδειγµα 6a n 1 11a n + 6a n 3, αν n 3 15, αν n = Να λυθεί η: a n = 5, αν n = 1, αν n = 0 ίνονται οι ϱίζες της χαρακτηριστικής εξίσωσης:,,, 5, 5, 9. Ποιά η γενική µορφή λύσης της αναδροµικής σχέσης που αντιστοιχεί στην εξίσωση; 3a n 1 3a n a n 3, αν n 3 1, αν n = Να λυθεί η: a n =, αν n = 1 1, αν n = 0 ίνονται οι ϱίζες της χαρακτηριστικής εξίσωσης µιας οµογενούς γραµµικής αναδροµικής σχέσης µε σταθερούς συντελεστές:,,, 5, 5, 9 Να καταγραφεί η µορφή της γενικής λύσης της αναδροµικής σχέσης. Είναι: (A 1,0 + A 1,1 n + A 1, n ) n + (A,0 + A,1 n) 5 n + A 3,0 9 n Ο. Τελέλης Πανεπιστήµιο Πειραιώς Αναδροµικές Σχέσεις 15 / 4 Ο. Τελέλης Πανεπιστήµιο Πειραιώς Αναδροµικές Σχέσεις 16 / 4

Παράδειγµα 3 Να επιλυθεί η ακόλουθη: αναδροµική σχέση: a n = 3a n 1 3a n a n 3 µε αρχικές συνθήκες: a 0 = 1, a 1 =, a = 1 Χαρακτηριστική Εξίσωση: r 3 + 3r + 3r + 1 = 0. Επειδή r 3 + 3r + 3r + 1 = (r + 1) 3, έχουµε τριπλή ϱίζα r = 1. Η λύση της αναδροµικής σχέσης είναι της µορφής: a n = A 1,0 ( 1) n + A 1,1 n( 1) n + A 1, n ( 1) n a 0 = 1 = A 1,0 a 1 = = A 1,0 A 1,1 A 1, a = 1 = A 1,0 + A 1,1 + 4A 1, Εποµένως, a n = (1 + 3n n ) ( 1) A 1,0 = 1 A 1,1 = 3 A 1, = Ο. Τελέλης Πανεπιστήµιο Πειραιώς Αναδροµικές Σχέσεις 17 / 4 (Μη Οµογενείς) Γραµµικές Αναδροµικές Σχέσεις a n = c 1 a n 1 + c a n + + c k a n k + F(n) (1) Θεώρηµα: Η ολική της λύση είναι της µορφής: a (h) n a (h) n } είναι λύση της οµογενούς εξίσωσης διαφορών: + a (p) n }, όπου: a n = c 1 a n 1 + c a n + + c k a n k a (p) n } είναι ειδική λύση της (1). Παρατήρηση: Γιατί χρειαζόµαστε την ειδική και την οµογενή λύση; Η αναδροµική σχέση καθεαυτή έχει εν δυνάµει πολλές λύσεις. Μία µόνο από αυτές ικανοποιεί και τις δεδοµένες αρχικές συνθήκες. Η ειδική λύση δε µπορεί εν γένει να ικανοποιεί τις αρχικές συνθήκες. Ο. Τελέλης Πανεπιστήµιο Πειραιώς Αναδροµικές Σχέσεις 18 / 4 (Μη Οµογενείς) Γραµµικές Αναδροµικές Σχέσεις Ειδικές Λύσεις - Παραδείγµατα a n = c 1 a n 1 + c a n + + c k a n k + F(n), (1) Θεώρηµα: Εστω: F(n) = (b t n t + b t 1 n t 1 + + b 1 n + b 0 ) s n, όπου b 0, b 1,..., b t, s πραγµατικοί αριθµοί. 1. Αν s όχι ρίζα της χαρακτηριστικής εξίσωσης της σχετικής οµογενούς γραµµικής αναδροµικής σχέσης, η (1) έχει µια ειδική λύση της µορφής: (p t n t + p t 1 n t 1 + + p 1 n + p 0 ) s n. Αν s ρίζα πολλαπλότητας m της χαρακτηριστικής εξίσωσης της οµογενούς γραµµικής αναδροµικής σχέσης, η (1) έχει ειδική λύση της µορφής: n m (p t n t + p t 1 n t 1 + + p 1 n + p 0 ) s n (1) Μορφή ειδικής λύσης της a n = 6 a n 1 9 a n + F(n), όταν: F(n) = 3 n ; F(n) = n n ; F(n) = n 3 n ; F(n) = (n +1) 3 n ; () Ολική Λύση της a n = 3a n 1 + n, για a 1 = 3; (3) Ειδική Λύση και Μορφή Ολικής Λύσης της a n = 5a n 1 6a n + 7 n ; (4α) Ειδική Λύση της a n + 5a n 1 + 6a n = 3n ; (4β) Μορφή Ειδικής Λύση της a n + 5a n 1 6a n = 3n ; (5) Ολική Λύση της a n = a n 1 + n, για a 1 = 1; Ο. Τελέλης Πανεπιστήµιο Πειραιώς Αναδροµικές Σχέσεις 19 / 4 Ο. Τελέλης Πανεπιστήµιο Πειραιώς Αναδροµικές Σχέσεις 0 / 4

Παράδειγµα (1) Ποια η µορφή της ειδικής λύσης της a n = 6 a n 1 9 a n + F(n), όταν: Παράδειγµα () Ολική Λύση της a n = 3a n 1 + n (για n ), µε αρχική συνθήκη a 1 = 3. F(n) = 3 n ; F(n) = n 3 n ; F(n) = n n ; F(n) = (n + 1) 3 n ; Χαρακτηριστική Εξίσωση Οµογενούς Σχέσης: r 6r + 9 = 0 Μία διπλή χαρακτηριστική ϱίζα r = 3. F(n) = 1 3 n a (p) n = p 0 n 3 n διότι 3 = r (διπλή) F(n) = n 3 n a (p) n = n (p 1 n + p 0 )3 n διότι 3 = r (διπλή) Χαρακτηριστική Εξίσωση Οµογενούς Σχέσης: r 3 = 0, µία απλή ϱίζα r = 3. Ειδική Λύση της µορφής: a (p) n = c n + d. Αντικαθιστώντας στην αναδροµική σχέση, έχουµε: c n + d = 3 ( c (n 1) + d ) + n ( + c) n + (d 3c) = 0 (για κάθε n ) = c = 1 και d = 3/ Οµογενής Λύση της µορφής: a (h) n = A 3 F(n) = n n a (p) n = (p n + p 1 n + p 0 ) n r = 3 Ολική Λύση της µορφής: a n = a (h) n + a (p) n = A 3 n n (3/) F(n) = (n + 1) 3 n a (p) n = n (p n + p 1 n + p 0 )3 n διότι 3 = r (διπλή) Ο. Τελέλης Πανεπιστήµιο Πειραιώς Αναδροµικές Σχέσεις 1 / 4 Από αρχική συνθήκη a 1 = 3: 3A (5/) = 3 A = 11/6. Αρα, µοναδική ολική λύση: a n = n (3/) + (11/6) 3 n Ο. Τελέλης Πανεπιστήµιο Πειραιώς Αναδροµικές Σχέσεις / 4 Σύνοψη Μεθοδολογίας Για την εύρεση ολικής λύσης: Βρίσκουµε τις χαρακτηριστικές ϱίζες. Προσδιορίζουµε τη µορφή της ειδικής λύσης a (p) Αντικαθιστούµε την a (p) n στην αναδροµική σχέση για να ϐρούµε τους (σταθερούς) συντελεστές που περιλαµβάνει. Προσδιορίζουµε τη µορφή της οµογενούς λύσης, a (h) Η ολική λύση είναι της µορφής a n = a (h) n + a (p) Από αρχικές συνθήκες για την a n, ϐρίσκουµε τους συντελεστές στην a (h) Ο. Τελέλης Πανεπιστήµιο Πειραιώς Αναδροµικές Σχέσεις 3 / 4