数学の問題
数学の問題
関数f(x) (n=1,2,3,・・・) は
f1(x)=4x^2+1
fn(x)=∫[1~0] { 3x^2 * t * f'(n-1)(t) + 3f(n-1)(t) } dt 、 (n=2,3,4,・・・)
で、帰納的に定義されている。このfn(x)を求めよ。
という問題です。解説で
tで積分なので、定数は前に出して
fn(x)=3x^2∫[1~0] { t * f'(n-1)(t) dt } + 3∫[1~0] { f(n-1)(t) } dt
ここで
∫[1~0] { t * f'(n-1)(t) dt } = a(n)
∫[1~0] { f(n-1)(t) } dt = b(n)
とおく。
fn(x) = 3a(n)x^2 + 3b(n)
a(n)とb(n)を求めれば、fn(x)がわかります。
f(n-1)(x) = 3a(n-1)x^2 + 3b(n-1)
f(n-1)'(x) = 6a(n-1)x
です。
a(n) =∫[1~0] { t * f'(n-1)(t) dt } = 2a(n-1)
b(n) =∫[1~0] { f(n-1)(t) } = a(n-1) + 3b(n-1)
a(n) = 2a(n-1) より、{a(n)}は初項 a(1) = 4/3 、公比2 より、a(n) = 2^n+1/3
ここで、分からないところがあります。a(1) = 4/3 とありますが、どうやって求めたんでしょうか?
そもそも、a(1)があること自体に疑問があります。f(n)xのnとa(n)のnは同じ数(n)です。
しかし、このf(n)xは成り立つのは (n=2,3,4,・・・)とかいてあります。
つまり、a(2)からしかない?と思ってしまいました。
b(n)にしても、初項の求め方が分かりません。
このあたりのことを教えてください。
お礼
f(x)の微分が高次になるにつれてぐちゃぐちゃになったので.....................................