і, відповідно,
або
Це і формула для знаходження чисел Фібоначчі.
Розглянемо ще один приклад у якому корінь характеристичного рівняння є кратним. Такою послідовністю може бути послідовність квадратів натуральних чисел. Для них зворотне рівняння має вигляд.
un+4=4un+3‑6un+2+4un+1‑un |
і, отже, характеристичне рівняння таке:
q4=4q3-6q2+4q-1 |
або
q4-4q3+6q2-4q+1=(q-1)4=0 |
Воно володіє тільки одним чотирьохкратним коренем: q=1; тому ми й одержуємо тут тільки одну геометричну прогресію зі знаменником 1, члени якої, задовольняють даному зворотному рівнянню.
У подібних випадках доводиться шукати інші простіші зворотні послідовності, що разом, із зазначеною геометричною прогресією можуть скласти базис даного рівняння. У нашому прикладі такими послідовностями будуть
Тепер нехай маємо зворотне рівняння
(21) |
де — біноміальні коефіцієнти порядку k, що відповідає характеристичному рівнянню
яке може бути подане у вигляді.
Воно має k – кратний корінь q=α; очевидно, що
Розглянемо взагалі наступні тотожності;
Де m=0,1,2,…,k-1, або
(22) |
Рівність, що відповідає m=0, має вигляд
(23) |
При цьому можна помітити
(24) |
Або
Домножимо кожне рівняння (22) (m=1,2, .,k-1) на відповідний множник k(k-1)…(k-m+1) і після цього скористаємося (24), перепишемо його у вигляді
(25) |
Доведемо тепер, що при m=0,1,2,…,k-1 виконуються слідуючи рівності:
(26) |
Справді, рівність, яка відповідає m=0, співпадає з (23) і, отже, справедлива.
Міркуючи по індукції, припустимо, що рівності (26) уже доведені для m=0,1,…j (jk-2), і доведемо що рівність, яка відповідає m=j+1 також справедлива. З цією метою введемо многочлен степеня j+1:
f(x)=(x-j)(x-j+1)…(x-1)x=xj+1-βjxj-…- β1x |
Домножаючи рівняння (61) при m=1,2,…j відповідно на числа β1, β2, .,βj, отримаємо
(28) |
Запишемо рівняння (25), яке відповідає значенню m=j+1, у вигляді
(29) |
(ми тут використали те, що (k-j)…k=f(k), (k-j-1)… (k-1)=f(k-1),…,(k-μ-j)…(k-j)=f(k-j), .).
Додаючи (28) і (29) почленно, будемо мати
Проте в наслідок (27)
β1x+ β2x2+…+ βjxj+f(x)=xj+1 |
Тому отриманий результат набуває вигляду