TU Wien:Algebra und Diskrete Mathematik VU (diverse)/Übungen 2025W/Beispiel 222

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Bestimmen sie die allgemeine Lösung der Differenzengleichung: an=n+23nan−1+n2+3n+2

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Musterloesung von Prof. Eigenthaler

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Da das Beispiel keiner geschafft hat, stellte uns Prof. Eigenthaler eine Musterloesung bereit:

an=n+23nan−1+n2+3n+2,n≥1

Eigenschaften: linear, inhomogen, 1. Ordnung (Buchseiten 273-275)

homogene Gleichung:

an=n+23nan−1=:λan−1

Wir setzen a0=:C, dann gilt:

an=C⋅λ1⋅λ2⋅…⋅λn=C3⋅4⋅…⋅(n+2)3n⋅1⋅2⋅…⋅n=C(n+2)!2⋅3n⋅n!=C(n+1)(n+2)2⋅3n=:an(h)

Das ist die allgemeine Loesung der homogenen Gleichung.

Probe:

an(h)an−1(h)=(n+1)(n+2)2⋅3nn(n+1)2⋅3n−1=2(n+1)(n+2)3n−12n(n+1)3n=n+23n

inhomogene Gleichung:

Ansatz: Variation der Konstanten.

an(p)=Cn(n+1)(n+2)2⋅3n=n+23nCn−1n(n+1)2⋅3n−1+n2+3n+2

⇒(Cn−Cn−1)(n+1)(n+2)2⋅3n=n2+3n+2=(n+1)(n+2)

⇒Cn−Cn−1=2⋅3n⇒Cn=Cn−1+2⋅3n

Wir waehlen C0=0 und erhalten:

C1=2⋅3,…,Cn=2⋅3+…+2⋅3n also

Cn=2⋅3⋅(1+3+…+3n−1)=2⋅33n−13−1=3(3n−1) und somit

an(p)=Cn(n+1)(n+2)2⋅3n=3(3n−1)(n+1)(n+2)2⋅3n

das ist unsere partikulaere Loesung.

Jetzt koennen wir die allgemeine Loesung anschreiben:

an=an(h)+an(p)=(C+3(3n−1))(n+1)(n+2)2⋅3n=(C+3n+1−3)n2+3n+22⋅3n,C∈ℝ

--Lewurm 21:07, 12. Jun 2008 (CEST)

ähnliche Beispiele:

  • Diskussion im Informatik-Forum WS07 Beispiel 206