n階差分方程重根計算公式的一般證明

2021-05-26 02:04:32 字數 902 閱讀 1316

n階差分方程重根計算公式的一般證明

設(x-a)^n=0,則它的解的形式為a^n,n*a^n,n^2*a^n...,n^(n-1)*a^n

下面採用數學歸納法證明:

即在(x-a)^(n+1)=0時,它的解形式為:a^(n+1),(n+1)*a^(n+1),(n+1)^2*a^(n+1)...,(n+1)^(n)*a^(n+1)

目前設一般形式為(n+1)^s*a^(n+1) ,  (其中0<=s<=n,不能取到n+1 )

將(n+1)^s*a^(n+1)代入(x-a)^(n+1)中有:

result=sum  (其中0=< k  <=n+1)

goresult=a^(2*n+2)* sum  

在這裡首先n是固定的,先假定s是不變的,然後假定k是不變的,對於{}中的多項式(n+1+k)^s用newton展開有:

goresult=a^(2*n+2)* sum   *(-1)^(n+1-k)   }  (其中0=< k'  <=s)

gok在第二個sum裡面是定的,所以運用前面的技巧c(n+1,k)*(n+1)^k'=c(n+1-1,k-1)*(n+1)^(k'-1):

result=a^(2*n+2)* sum   *(-1)^(n+1-k)   }  (其中0=< k'  <=s)

go對(n+1)^(k'-1) 運用newton展開有:

這裡(其中0=< k'-1  <=s-1)

result=a^(2*n+2)* sum   *k^(s-k') } *(-1)^(n+1-k)  }

goresult=a^(2*n+2)* sum   *k^(s-k') } *(-1)^(n+1-k)  }

注意由數學歸納法可以知道:

其中最內層的sum和為0,這個是(x-a)^n=0時解應該滿足的條件。

從而得到證明。

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