題目:
若 \(\displaystyle R_n=\frac{1}{2}\left(a^n+b^n\right)\),其中 \(\displaystyle a=3+2\sqrt{2}, b=3-2\sqrt{2}\),且 \(n=0,1,2,3,\cdots\)。試問 \(R_{12345}\) 的個位數為何?
解答:
因為 \(a+b=6\) 且 \(ab=1\),所以 \(a,b\) 為 \(x^2-6x+1=0\) 的兩根,
\(\displaystyle \Rightarrow a^2-6a+1=0\) 且 \(b^2-6b+1=0\)
\(\displaystyle \Rightarrow a^{n+2}-6a^{n+1}+a^n=0\mbox{ 且 } b^{n+2}-6b^{n+1}+b^n=0\;\forall n=0,1,2,3\cdots\)
\(\displaystyle \Rightarrow \left(a^{n+2}+b^{n+2}\right)-6\left(a^{n+1}+b^{n+1}\right)+\left(a^n+b^n\right)=0\;\forall n=0,1,2,3\cdots\)
\(\displaystyle \Rightarrow\frac{1}{2}\left(a^{n+2}+b^{n+2}\right)-6\times\frac{1}{2}\left(a^{n+1}+b^{n+1}\right)+\frac{1}{2}\left(a^n+b^n\right)=0\;\forall n=0,1,2,3\cdots\)
\(\displaystyle \Rightarrow R_{n+2}-6R_{n+1}+R_{n}=0\;\forall n=0,1,2,3\cdots\)
\(\displaystyle \Rightarrow R_{n+2}=6R_{n+1}-R_{n}\;\forall n=0,1,2,3\cdots\)
且由 \(R_0=1,\; R_1=3\),就可以開始條列,如下
\(n\) | 0 | 1
| 2
| 3
| 4
| 5
| 6
| 7
|
\(R_n\) 除以\(10\)的餘數
| 1
| 3
| 7
| 9
| 7
| 3
| 1
| 3
|
列到開始有兩位數字跟前面一樣,就可以停止了(因為由遞迴關係式可知,每一項只與前兩項有關,故若前兩項相同,後面的結果亦相同)
由上表可以知道 \(R_n\) 除以 \(10\) 的餘數每六個數字一循環,而 \(12345\) 除以 \(6\) 的餘數為 \(3\),
故,\(R_{12345}\) 除以 \(10\) 的餘數\(=R_3\) 除以 \(10\) 的餘數\(=9.\)