Esimerkki 3
Jos lukujonosta tiedetään vain pari jäsentä, sen jatko ei ole yksikäsitteinen.
Määritä lukujonolle [[$ 1, 2, 3,... $]] analyyttinen tai rekursiivinen sääntö.
Ratkaisu:
Lukujono voi jatkua usealla tavalla.
Esimerkiksi
i) [[$ 1, 2, 3, 4, 5,... $]]
ii) tai [[$ 1, 2, 3, 5, 8,... $]]
iii) tai [[$ 1, 2, 3, 5, 9,... $]]
i) Lukujonon [[$ 1, 2, 3, 4, 5,... $]] analyyttinen sääntö on
[[$a_n=n$]].
Lukujonon rekursiivinen sääntö on, että edelliseen jäseneen lisätään yksi. Tämä merkitään
[[$ \left\{ \begin{array}{l }a_1=1 \\a_n=a_{n-1}+1 & \quad n=2,3,4,...\end{array} \right.$]]
ii) Lukujonossa [[$ 1, 2, 3, 5, 8,... $]] lasketaan yhteen kaksi edellistä jäsentä.
[[$ a_1=1 $]],
[[$ a_2=2 $]] ,
[[$ a_3=a_1+a_2=1+2=3 $]],
[[$ a_4=a_2+a_3=2+3=5 $]] jne.
Lukujonon sääntö on rekursiivinen, koska yleisen jäsenen määrittämiseen tarvitaan edellisiä jäseniä.
Sääntö on
[[$ \left\{ \begin{array}{l }a_1=1 \\a_2=2\\a_n=a_{n-1}+a_{n-2} & \quad n=3,4, 5,...\end{array} \right.$]]
iii) Lukujonon [[$ 1, 2, 3, 5, 9,... $]] säännön selvittämiseksi muodostetaan taulukko.
| [[$ n $]] | [[$ a_n $]] | ||
|---|---|---|---|
| [[$1$]] | [[$ 1 $]] | ||
| [[$2$]] | [[$ 2 $]] | [[$ =1+1 $]] | [[$ =1+2^0 $]] |
| [[$3$]] | [[$ 3 $]] | [[$ =1+2 $]] | [[$ =1+2^1 $]] |
| [[$4$]] | [[$ 5 $]] | [[$ =1+4 $]] | [[$ =1+2^2 $]] |
| [[$5$]] | [[$ 9 $]] | [[$ =1+8 $]] | [[$ =1+2^3 $]] |
| [[$ n $]] | [[$ a_1+2^{n-2} $]] |
Huomataan, että ensimmäiseen jäseneen lisätään kahden kertotaulua. [[$ 1=2^0 $]], joten toinenkin jäsen saadaan määritettyä samalla tavalla. Lukujono on analyyttinen, koska jäsenen määrittämiseksi riittää tieto sen järjestysnumerosta [[$ n $]]. Verrataan kahden eksponenttia ja järjestysnumeroa [[$ n $]], jolloin huomataan, että kahden eksponentti on [[$ n-2 $]].
Koska sääntö ei päde ensimmäiseen jäseneen, se merkitään erikseen ja sääntö alkaa toisesta jäsenestä.
Tällöin analyyttinen sääntö on
[[$ \left\{ \begin{array}{l }a_1=1 \\a_n=a_1+2^{n-2} & \quad n=2,3,4,...\end{array} \right.$]]