Buffalo 发表于 2010-9-5 20:21:03

数列的通项公式

求满足a_n a_{n-1}=a_{n-2}^2+1的正数列a_n的通项公式。或者至少证明\lim \frac{a_n}{a_{n-2}^3}=1

mathe 发表于 2010-9-7 10:09:03

应该可以证明存在充分大的k使得$a_{k+1}<a_k$,也就是数列不能总是单调递增的。
此后,可以证明在这以后数列在摆动,而且摆动越来越大。
另外一方面可以得出
${a_{n+2}}/{a_n^3} = {a_n^2+1}/ {a_n^2+(1+a_{n-2}^2)^2}$
于是我们还需要证明对于数列的交叉项,一个趋向0(递减),一个迅速递增(大于2次方速度

wayne 发表于 2010-9-7 10:35:53

a_n/a_{n-2}^3 = {1+1/a_{n-2}^2}/{1+a_{n-3}^2}

原式子等价于下面的乘积:
a_n= {(1+a_{n-2}^2)(1+a_{n-4}^2)(1+a_{n-6}^2)...}/{(1+a_{n-3}^2)(1+a_{n-5}^2)(1+a_{n-7}^2)...}

wayne 发表于 2010-9-7 11:57:40

由于是二阶差分方程,故上面是交错的。
要么趋于无穷,要么趋于0

mathe 发表于 2010-9-7 17:12:18

好像有可能存在单调增数列$a_n$满足条件,而对于这样的数列,现在我得出的条件是
${2n}/3+1/18ln(n)+c_1<=a_n^2<={2n}/3+1/18ln(n)+c_2$
当然对于这样的数列,楼主的极限是不成立的。显然$lim_{n->infty}{a_n}/{a_{n-1}}=1$,而楼主的极限为0.
当然,这个数列是极其不稳定的,只要对任意一项加以稍微干扰,马上就会变成满足楼主条件的数列

wayne 发表于 2010-9-8 09:37:02

本帖最后由 wayne 于 2010-9-8 09:38 编辑

a_n a_{n-1}=a_{n-2}^2+1    (1)
a_n/a_{n-2} = {1+a_{n-2}^2}/{1+a_{n-3}^2} (2)

1、如果a_n<a_{n-2} ,那么 ,a_n^2<a_{n-2}^2<a_{n-2}^2+1=a_na_{n-1} ,即a_n<a_{n-1} ,代入式子2得,a_{n+2}<a_{n}
2、如果a_n>a_{n-2} ,那么 ,由式子2得,a_{n-2}<a_{n-3} ,进而由式子1得,a_{n-2}>a_{n-4}

wayne 发表于 2010-9-8 09:52:52

本帖最后由 wayne 于 2010-9-8 10:06 编辑

设a_1=a ,a_2=b;
则,a_3 - a_1 = {1 + a^2}/{b} - a = {1 + a^2- ab}/b
a_4 - a_2 = {1 + b^2}/{1 + a^2}b - b = \frac{b^2 - a^2}{1 + a^2}b
a_5 - a_3 = {(1 + a^2)^3 + (1 + a^2)b^2}/{b^3 + b^5} - {1 + a^2}/{b} = {(1 + a^2)(1 + a^2 + b^2)(1 + a^2 - b^2)}/{b^3(1 + b^2)}
当b<a时,a_4<a_2 ,所以,就有a_2>a_4>a_6>a_8>.......
当a^2<b^2<1+a^2, 待继续讨论
当ab<1+a^2<b^2,有a_3>a_5>a_7>.......
当1+a^2<ab,有a_1>a_3>a_5>.......

wayne 发表于 2010-9-8 10:10:30

本帖最后由 wayne 于 2010-9-8 10:17 编辑

当存在a_n<a_{n-2} 时,a_{n-1}={1+a_{n-2}^2}/a_n >a_{n-2}+1/a_{n-2}
对于序列 a_n,a_{n-2},a_{n-4},a_{n-6},...... 单调递减,且有下界0,所以极限存在。如果该极限是0,那么序列 a_{n-1},a_{n-3},a_{n-5},a_{n-7},......将趋于无穷

mathe 发表于 2010-9-8 10:18:40

主要是单调增的情况不好分析(是否存在是一个问题)

wayne 发表于 2010-9-8 10:41:39

本帖最后由 wayne 于 2010-9-8 10:46 编辑

9# mathe
试试看下面的发现是否有用:
容易得知, $a_{n-1} <a_n<\sqrt{1+a_{n-1}^2}$,继续推倒
$a_{n-1} <a_n<\sqrt{1+a_{n-1}^2}<a_{n-1}+1/{2a_{n-1}}$
即,a_n a_{n-1}<a_{n-1}^2+1/2
也即是 a_{n-1}^2-a_{n-2}^2> 1/2恒成立
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