数列 {${a_n}$} を以下のように定義する。
$$ a_{n+3} = a_{n+2}+ a_{n+1} - a_n,\quad a_1 = \alpha,\ a_2 = \beta, a_3 = \gamma $$
ただし、$\alpha,\ \beta,\ \gamma\ $は実数である。
入試本番や模試のような形で、記述形式で解答してください。
少し遅くなってしまうかも知れませんが、採点もさせていただきます。
解説は正解者のみに公開される設定になっています。ヒントもほとんど解説みたいなものなので、正解できなかった場合もヒントをみて納得してもらえるとよいと思います。(勿論、解答の再投稿も歓迎します。)
本問の場合、ヒント1~3が1.の、4~6が2.のヒントになっています。
問題の感想を教えてくれると嬉しいです。特に、難易度感や、教育的意義についてコメントしてくれると助かります。
例えば、以下のような観点でコメントしてくれると嬉しいです。
(もちろん、全てのテーマでコメントせずとも大丈夫ですし、他の観点からのコメントや批判も歓迎します)
1
与えられた漸化式は
$$a_{n+3} - a_{n+1} = a_{n+2} - a_n \tag{1}$$
と変形できる。
数列 {$A_n$} を
$$ A_n = a_{2n-1} $$
と定義すると、$(1)$式より
$$ A_{n+2} - A_{n+1} = A_{n+1} - A_n$$
したがって
$$ A_{n+1} - A_{n} = A_{n} - A_{n-1} = \cdots =A_2 - A_1$$
$A_2 = a_3 = \gamma,\ A_1 = a_1 = \alpha$ なので、
$$ A_{n+1} - A_{n} = \gamma - \alpha $$
2
$\ a_n\ $は、 $b_{n} = a_{n+1} - a_n$ と定義すれば、
$$
a_n = a_1 + \sum_{k=1}^{n-1}(a_{k+1} - a_k) = a_1 + \sum_{k=1}^{n-1}b_k
$$
与えられた漸化式を
$$a_{n+3} - a_{n+2} = a_{n+1} - a_n$$
のように変形する。上式は
$$ b_{n+2} = b_{n} $$
と書き直せる。
$b_{n}=b_{n-2}=b_{n-4}=\cdots\ $と下限まで落とすことができる。
下限は $n$ の偶奇によって異なり、
$$b_n =
\begin{cases}
b_1 & (n=\mathrm{odd})\\
b_2 & (n=\mathrm{even})
\end{cases}
$$