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遞迴公式與一般項公式

描述同一數列的兩種方式:遞迴規則說明每一項如何由前一項得到,而一般項規則直接跳到第 n 項。學習兩者以及如何相互轉換。

兩種描述,同一數列

遞迴公式分兩部分定義數列:一個初始值(或多個初始值),以及一條由前面的項構建每個新項的規則。相比之下,一般項公式把 aₙ 直接表示為位置 n 的函數,無需知道前面的項。

Same sequence, two ways:   3, 7, 11, 15, 19, ...

Recursive:   a_1 = 3,   a_n = a_(n-1) + 4   (each term = previous + 4)
Explicit:    a_n = 3 + (n - 1)(4) = 4n - 1

Recursive must walk:  a_4 = a_3 + 4 = 11 + 4 = 15
Explicit jumps:       a_50 = 4(50) - 1 = 199   (no need to find a_49 first)
遞迴規則需要前一項;一般項規則一步到達任意一項。

各自的優勢所在

當每一步都用上一步來定義時,遞迴公式很自然——餘額上累加的利息、繁衍的種群、著名的費氏規則 aₙ = aₙ₋₁ + aₙ₋₂。它們陳述起來容易,但查詢起來慢:要得到第 100 項,你必須先算出它前面的全部 99 項。

一般項公式則相反:更難發現,但它們讓你代入任意 n 就能立即落到那一項。對於等差等比數列,我們已經有了簡潔的一般項形式,所以做直接計算時通常更傾向於用它們。

把遞迴轉換為一般項

  1. 讀懂遞迴規則。如果它是 aₙ = aₙ₋₁ + d,則數列為等差,公差為 d。如果它是 aₙ = aₙ₋₁ · r,則為等比,公比為 r。
  2. 從初始值讀出第一項 a₁。
  3. 把 a₁ 和 d(或 r)代入相應的一般項公式:等差用 aₙ = a₁ + (n − 1)d,等比用 aₙ = a₁ · r^(n − 1),然後化簡。
Convert:  a_1 = 6,   a_n = (1/2) * a_(n-1)

This is geometric:  r = 1/2,  a_1 = 6

Explicit:  a_n = a_1 * r^(n - 1) = 6 * (1/2)^(n - 1)

Check:  a_3 = 6 * (1/2)^2 = 6 * 1/4 = 3/2
List:   6, 3, 3/2, 3/4, ...   (each is half the last — correct)
從遞迴規則判斷類型,再組裝一般項公式。