😊 非齊次遞迴 - 我保證你會懂!

📖 先從一個故事開始

小明的存錢筒 🐷

情況一:只有利息(齊次)

• 第1個月:100元

• 第2個月:100 × 2 = 200元(兩倍成長)

• 第3個月:200 × 2 = 400元

• 規律:這個月 = 上個月 × 2

情況二:利息 + 零用錢(非齊次)

• 第1個月:100元

• 第2個月:100 × 2 + 50 = 250元(兩倍成長 + 媽媽給50元)

• 第3個月:250 × 2 + 50 = 550元

• 規律:這個月 = 上個月 × 2 + 50

多了「+ 50」就是非齊次!💡

🎯 用最簡單的話解釋

齊次 = 乾淨的

只有 a 的倍數,沒有其他東西

例如:an = 3an-1

(這一項 = 前一項 × 3)

非齊次 = 有額外的東西

除了 a 的倍數,還有其他項

例如:an = 3an-1 + 5

(這一項 = 前一項 × 3 + 額外的5)

🤔 為什麼要分成兩部分解?

想像你要清理一個很亂的房間:

1. 先把垃圾丟掉(解決乾淨的部分)

2. 再整理剩下的東西(解決額外的部分)

3. 房間就乾淨了(兩個答案加起來)

❓ 那個 (h) 和 (p) 是什麼?

(h) = homogeneous = 齊次 = 乾淨的部分

就是假裝沒有額外項時的答案

寫成 an(h) 只是為了區分

(p) = particular = 特解 = 處理額外項的部分

專門用來對付那個「+ 5」或「+ 2^n」的答案

寫成 an(p) 也是為了區分

最後的答案 = 乾淨的答案 + 額外的答案
an = an(h) + an(p)

📝 超級詳細的例子

題目:an = 2an-1 + 3

(這一項 = 前一項 × 2 + 額外的3)

初始條件:a0 = 5

1 先解乾淨的部分

假裝沒有「+ 3」:an = 2an-1

這個很簡單!每次都是2倍

答案:an(h) = C × 2n

(C是某個數字,等一下再算)

2 處理額外的「+ 3」

因為3是常數,我們猜答案也是常數

猜:an(p) = A(A是某個固定數字)

檢查我們的猜測對不對:

如果 an = A,那麼 an-1 也 = A

代入原式:A = 2A + 3

解這個方程式:

A = 2A + 3

A - 2A = 3

-A = 3

A = -3

所以:an(p) = -3

3 把兩個答案加起來

an = an(h) + an(p)

an = C × 2n + (-3)

an = C × 2n - 3

4 用初始條件算出C

已知:a0 = 5

代入:5 = C × 20 - 3

5 = C × 1 - 3

5 = C - 3

C = 8

最終答案:an = 8 × 2n - 3

✅ 來驗證看看對不對

用我們的答案 an = 8 × 2n - 3 來算:

• n = 0:a0 = 8 × 1 - 3 = 5 ✓

• n = 1:a1 = 8 × 2 - 3 = 13

• n = 2:a2 = 8 × 4 - 3 = 29

檢查遞迴關係:

a1 = 2 × a0 + 3 = 2 × 5 + 3 = 13 ✓

a2 = 2 × a1 + 3 = 2 × 13 + 3 = 29 ✓

答案正確!

🎲 如何猜測處理額外項的答案?

額外項長什麼樣子 你就猜什麼 例子
常數(如 5) 猜常數 A 額外項是 5
就猜 A
n(一次式) 猜 An + B 額外項是 n
就猜 An + B
n²(二次式) 猜 An² + Bn + C 額外項是 n²
就猜 An² + Bn + C
2ⁿ(指數) 猜 A × 2ⁿ 額外項是 3ⁿ
就猜 A × 3ⁿ

🎉 最後的總結

記住這個流程:

1. 👀 看到額外項 → 這是非齊次!

2. 🧹 先解乾淨的 → 假裝沒有額外項

3. 🎯 再猜特解 → 模仿額外項的樣子

4. 加起來 → 兩個答案相加

5. 🔢 用初始條件 → 算出具體數字

就是這麼簡單!
非齊次 = 齊次 + 處理額外項
🎊