1. 개요[편집]
번째 항을 보다 작은항들의 관계식으로서 '귀납적(歸納的)'으로 수열(數列)을 정의(定義)하는 것. 수열 자기 자신의 항들로 정의한다고 해서 '재귀적(再歸的) 정의'라고도 한다. 이렇게 나타낸 식을 점화식이라고 한다.
수열의 귀납적 정의에서는 한 수열의 여러 항이 동시에 등장하는데 수열의 모든 항을 유일하게 결정하려면, 처음 몇 개 항의 값을 밝혀주어야 한다. 예를 들어 수열 을 로 정의하고 싶다면, 에 값을 줘야 모든 항의 값을 결정할수 있다. 반면, 의 경우에는 과 에 값을 줘야 한다.
점화식으로부터 일반항을 구하는 것은 경우에 따라서 매우 어렵다. 쉽게 말해 미적분학의 상미분방정식 위치에 있다고 보면 되지만, 난이도는 심지어 미분방정식보다 더 어렵다.
수열의 귀납적 정의에서는 한 수열의 여러 항이 동시에 등장하는데 수열의 모든 항을 유일하게 결정하려면, 처음 몇 개 항의 값을 밝혀주어야 한다. 예를 들어 수열 을 로 정의하고 싶다면, 에 값을 줘야 모든 항의 값을 결정할수 있다. 반면, 의 경우에는 과 에 값을 줘야 한다.
점화식으로부터 일반항을 구하는 것은 경우에 따라서 매우 어렵다. 쉽게 말해 미적분학의 상미분방정식 위치에 있다고 보면 되지만, 난이도는 심지어 미분방정식보다 더 어렵다.
2. 점화식을 일반항으로 바꾸기[편집]
2.1. 기본[편집]
2.1.1. 등차수열[편집]
2.1.2. 등비수열[편집]
2.2. 심화[편집]
2.2.1. 형태 1[편집]
(단, )에서 의 일반항을 도출해 보자.
이때, 을 아래와 같이 놓으면,
이는 수열 에 대한 귀납적 정의이다. 앞서 알아본 대로 은 공비가 인 등비수열이 되며 일반항은
한편,
이때, 을 아래와 같이 놓으면,
이는 수열 에 대한 귀납적 정의이다. 앞서 알아본 대로 은 공비가 인 등비수열이 되며 일반항은
한편,
2.2.2. 형태 2[편집]
(단, , , )에서 의 일반항을 도출해 보자. 우선 적당한 를 찾아,
의 꼴로 변환한다.
로 놓으면 이므로 은 공비가 인 등비수열이다. 이에 따라 의 일반항은
의 꼴로 변환한다.
로 놓으면 이므로 은 공비가 인 등비수열이다. 이에 따라 의 일반항은
2.2.3. 형태 3[편집]
의 일반항을 도출해 보자. 양변에 역수를 취하면
로 놓으면
이 형태는 이면 앞서 설명한 (단, , , )와 같으며, 이면 은 공비가 인 등비수열이 된다.
로 놓으면
이 형태는 이면 앞서 설명한 (단, , , )와 같으며, 이면 은 공비가 인 등비수열이 된다.
3. 일반항을 구하기 어려운 경우[편집]
앞서 설명한 것들은 그래도 풀이가 매우 단순하고 정형화된 축에 속하며, 점화식이 교육과정에서는 삭제되었을지언정 고등학생들도 내신과 수능을 위해 공부하면 좋을 내용이다. 그러나 수열을 귀납적으로 정의하는 방법은 얼마든지 다양하며, 그 한없이 다양한 정의에 대하여 정형화된 일반항 도출 방법을 얼른 얻어낼 수가 없기 때문에, 비슷한 특성이 있는 미분방정식과 함께 종종 거론된다.
단적인 예로 피보나치 수열이 있다. 피보나치 수열은 두 개의 로 시작하여 앞 두 항을 더하여 새로운 항을 계속 얻어내는 수열이므로 점화식 도출이야 일도 아니다. 그러나 피보나치 수열의 일반항을 구하기란 쉽지 않은데, 상당히 일반항이 복잡하다. 자세한 사항은 피보나치 수열 문서를 참고하라.
그 외에, 완전순열도 점화식까지는 어느 정도 머리를 쓰면 도출해낼 수 있지만 그를 바탕으로 일반항을 구하기란 역시 까다롭다. 완전순열 참고.
단적인 예로 피보나치 수열이 있다. 피보나치 수열은 두 개의 로 시작하여 앞 두 항을 더하여 새로운 항을 계속 얻어내는 수열이므로 점화식 도출이야 일도 아니다. 그러나 피보나치 수열의 일반항을 구하기란 쉽지 않은데, 상당히 일반항이 복잡하다. 자세한 사항은 피보나치 수열 문서를 참고하라.
그 외에, 완전순열도 점화식까지는 어느 정도 머리를 쓰면 도출해낼 수 있지만 그를 바탕으로 일반항을 구하기란 역시 까다롭다. 완전순열 참고.