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RSolve

Wolfram Mathematica 6の新機能をご覧ください

関数RSolveは線形および非線形の差分方程式系,差分代数方程式系,偏差分方程式系を解くことができます.また,q 差分方程式や分割統治法も解くことができます. Mathematica の組込み関数になり,新たに拡張されたRSolveは,再帰関係を解くために今日利用できるシステムのなかで,もっとも広範なもののひとつといえます.この中には,線形・非線形差分方程式,差分代数方程式,偏差分方程式,q 差分方程式,分割統治方程式等が含まれます.

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例:再帰方程式を解く

以下で,任意の定数c_1を1つ含む方程式y_(k + 1) == (k + 1) y_kの一般解を与えます.

RSolve[y(k + 1) == (k + 1) y(k), y(k), k]

{{y(k) -> c_1 [CapitalGamma](k + 1)}}

下の例では,線形の差分方程式系および代数方程式系を解きます.この2階の系には,解に一般定数が1つしかありません.これは,代数方程式によって,すでに1自由度が削除されているためです.

RSolve[{x(k + 1) == x(k) + 2 y(k), 0 == x(k) + y(k)}, {x(k), y(k)}, k]

{{x(k) -> 1/4 (-1)^k c_1, y(k) -> -1/4 (-1)^k c_1}}

RSolveでは,偏差分方程式を解くこともできます.この場合,一般解はc_1[l - k]のような汎用関数により,以下のようにパラメータ化されます.

RSolve[u(k + 1, l + 1) == a u(k, l), u(k, l), {k, l}]

{{u(k, l) -> a^(k - 1) c_1[l - k]}}

RSolveでは,いわゆるq 差分方程式(分割統治方程式)を解くこともできます.この方程式はF(k, y(k), y(q k), ..., y(q^n k)) [LongEqual] 0という形式です.

以下は,二分探索法を実行するときに多くの比較を与える線形のq 差分方程式です.

RSolve[{b(n) == b(n/2) + 1, b(1) == 1}, b(n), n]

{{b(n) -> (log(2) + log(n))/log(2)}}


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