【数列】漸化式とは?意味・読み方から一般項の求め方まで、型で一気に整理!

数列の問題で「漸化式」という言葉が出てきました。

  • 漸化式って、結局なにを表す式なんですか?
  • an+1 = …の形は見たことがあるけれど、一般項を求めよと言われると手が止まります
  • 等差?等比?階差?pan + q?など、どの型なのか見分けられません

たとえば、次のような式です。

漸化式
an+1 = an + 3
an+1 = 2an
an+1 = 3an + 6
an+1 - an = 2n

見た目がバラバラで、どこから考えればいいのか分からないです…。

結論から言うと、漸化式は「前の項から次の項を作るルール」を表した式です。
だから最初にやるべきことは、計算をがむしゃらに進めることではありません。

結論から言うと、漸化式は「前の項から次の項を作るルール」を表した式です。
だから最初にやるべきことは、計算をがむしゃらに進めることではありません。

まずは次の2点を押さえると、一気に見通しがよくなります。

  • 何のルールで次が決まるのか(=漸化式の意味)
  • どの型かを判定して、型通りに一般項へ進む(=解き方の地図)

このあと本文では、

  1. 1. 漸化式の定義と、よくある誤解の解消
  2. 2. 型を見分ける「表」と「判定フロー」
  3. 3. 等差・等比・pan + q・階差の4パターンを、一般項まで一直線
  4. 4. 例題で確認(最低5問)

という流れで、迷わない解法にまとめます。

【質問の確認】漸化式って何をする式?

あなたの質問を一言でまとめると、こうです。

  • 「漸化式の意味があいまいで、一般項までどう進めばいいか分からない」

ここを解決するために、まずは漸化式の“役割”をはっきりさせます。

漸化式の定義(まずは1行)

漸化式とは、
次の項 an+1が、前の項 an(またはそれより前の項)で決まる式のことです。

言い換えるなら、数列の作り方の説明書です。

超ミニ例でイメージを作ろう

たとえば次のような漸化式を見てください。

  • 初項:a1 = 2
  • 漸化式:an+1 = an + 3

このとき、a2以降は順番に決まります。

計算
a1 2
a2 a1 + 3 5
a3 a2 + 3 8
a4 a3 + 3 11

ポイントはここです。

  • 初項 a1 とルール(漸化式)があれば、数列が1通りに決まる

つまり漸化式は、数列を「作る」ための式なんですね。

よくある誤解(ここでつまずきやすい!)

誤解1:漸化式は「隣同士」だけ?

たしかに an+1an で表す形が多いです。

でも、漸化式はそれだけではありません。

  • 例:an+2 = an+1 + an(前の2つで次が決まる)

「前の項(1個とは限らない)で次が決まる式」と覚えるのが安全です。

誤解2:項を出せたら終わり?

a2a3…を計算できるのは大切です。
ただしテストでは、ここで止まると困ります。

なぜなら問題ではよくこう聞かれるからです。

  • 「一般項 an を求めよ」
  • a100 を求めよ」
  • 「和 Sn を求めよ」

項を100個書くわけにはいかないので、nだけで表せる式(一般項)が必要になります。

一般項って何?

一般項 an とは、
nを入れたら、その項がすぐ計算できる形のことです。

たとえばさっきの数列 2,5,8,11,… は、

an = 2 + 3(n - 1)と書けます。
この式があると、a100も一発で求められます。

【解説】まずはここ!漸化式の「型」を見分ける表

漸化式が苦手になる一番の原因は、解き方を思い出す前に「どの型か」で迷うことです。
そこでまずは、漸化式を見た瞬間に方針が立つように、型を整理します。

① 型の見分け表(この表だけで最初の一手が決まる)

漸化式の形 何をチェックする? 最初の一手 目標
an+1 = an + d 差が一定? an+1 - an を見る 等差の一般項
an+1 = ran 比が一定? を見る 等比の一般項
an+1 = pan + q 定数が足される? ずらして等比にする 一般項へ
an+1 - an = f(n) 差がnの式? 差を足し上げる 一般項へ

この表のポイントは、「暗記」ではなく判定の材料がはっきりしているところです。

② 3ステップ判定フロー(迷ったらこれだけ)

漸化式を見たら、次の順でチェックするとスムーズです。

  • Step1:差を見る
    an+1 - an が一定 → 等差型
    an+1 - ann の式 → 階差型
  • Step2:比を見る(差で決まらないとき)
    が一定 → 等比型
  • Step3:定数があるか見る
    an+1 = pan + qq ≠ 0) → pan + q
    ※この型は「ずらして等比」に落とすのが定番です

③ 例で判定してみよう(ここまでで方針が立てばOK)

次の4つは、さっきのQuestionにあった例です。

漸化式 まず見る場所
an+1 = an + 3 差:an+1 - an = 3 等差型
an+1 = 2an 比: = 2 等比型
an+1 = 3an + 6 定数 + 6 がある pan + q
an+1 - an = 2n 差がnの式 階差型

ここまでできれば、もう「何から始める?」で止まりません。

【解説】代表4パターンの解き方(一般項まで一気に)

ここからは、さっき判定した4つの型について、一般項 an を作る手順だけを短くまとめます。「型が分かったのに、一般項で止まる…」をここで解消しましょう。

1)等差型:an+1 = an + d

差がいつも d なら等差数列です

  • 一般項:an = a1 + (n - 1)d

ミスしやすい点は「dの符号」です。
たとえば an+1 = an - 3なら、d = - 3 と考えます。

2)等比型:an+1 = ran

比がいつも r なら等比数列です。

  • 一般項:an = a1rn-1
    rが分数や負数でも、やることは変わりません。

3)pan + q型:an + 1 = pan + q

この型は、定数 q のせいで等比にならないのがポイントです。
そこで、次の一手を覚えると一気に解けます。

コツ:an - α を作って等比にする

αを「ずらす量」として決めます。

  • α は α = pa + q を満たすように選ぶ
    (ただし p ≠ 1)

そして、bn = an - α とおくと

  • bn+1 = pbn(等比型)

になって、等比の一般項で解けます。

p = 1 のときは別扱いです(an+1 = an + q なので等差型になります)。

4)階差型:an+1an = f(n)

この型は、差が分かっているので、足し上げて元に戻すのが基本です。

  • まず a2 - a1 = f(1)
  • 次に a3 - a2 = f(2)
  • …と足していくと、途中の a2,a3が消えていきます

結論だけ書くと、

となります。「差→和」へ戻すと覚えておくと迷いません。

【例題で確認】まずは5問で型を固めよう

ここからは、よく出る4パターンを例題5問で一気に確認します。各例題は「型の判定 → 最初の一手 → 一般項」の順でまとめます。

例題1(作り方の確認:項を出す)

a1 = 1、an+1 = 2an + 1 のとき、a2,a3,a4 を求めよ。

まずは順番に代入します。

計算
a1 1
a2 2a1 + 1 3
a3 2a2 + 1 7
a4 2a3 + 1 15
  • 漸化式は「次の項を作るルール」
  • 初項があると数列が1通りに決まる

例題2(等差型:一般項)

a1 = 4、an+1 = an - 3 の一般項 an を求めよ。

  • 差を見る:an+1 - an = - 3(一定)
    等差型

よって、

an = a1 + (n - 1)d

d = -3 を代入

答え:an = 4 - 3(n - 1) = 4 - 3n + 3 = - 3n + 7

つまずきポイント

  • 「-3」を見落として d = 3 にしないよう注意

例題3(等比型:一般項)

a1 = 5、 の一般項 an を求めよ。

  • 比を見る:
    等比型

一般項は

答え:

つまずきポイント

  • n - 1を n にしてしまうミスが多い(a1 を代入して確認)

例題4(pan + q型:ずらして等比)

a1 = 0、 an+1 = 3an + 6 の一般項 an を求めよ。

  • 形が an+1 = pan + q
    pan + q (p = 3、q = 6)

まず α を決めます。

やること 中身
α = + qを満たす α を探す α = 3α + 6
両辺を整理 - 2α = 6
αを求める α = - 3

次に bn = an - α = an + 3とおきます。

すると、

bn+1 = an+1 + 3

= (3an + 6) + 3

= 3(an + 3)

= 3bn

よってbnは等比数列です。

b1 = a1 + 3 = 3

bn = 3・3n-1 = 3n

最後に戻します。

an = bn - 3

答え:an = 3n - 3

つまずきポイント

  • α を求める式は α = pα + q
  • ずらしたあとに「最後に戻す」のを忘れない

例題5(階差型:差を足し上げる)

a1 = 1、an+1 - an = 2nのとき、an を求めよ。

差を並べます。

a2 - a1 = 2・1

a3 - a2 = 2・2

an - an-1 = 2(n - 1)

これらを全部足すと、途中が消えます。

足し上げると… 残る形
(a2 - a1) + (a3 - a2)+ … +(an - an-1) an - a1
2・1 + 2・2 + … + 2(n - 1) 2(1 + 2 + … + n - 1)

よって

an - a1 = 2(1 + 2 + … + n - 1)

1 + 2 + … + n - 1 は なので、

an - 1 = 2・

an - 1 = n(n - 1)

答え:an = n(n - 1) + 1

つまずきポイント

  • 右辺は「2n」ではなく、足し上げるときは 2・1から 2(n - 1)になる

【つまずき対策】ミスが減るチェックリスト+検算のコツ

例題が解けても、テストでは「小さなミス」で落としやすい単元です。ここでは、よくある失点パターンを先に潰します。

つまずき対策チェックリスト(当てはまったら要注意)

  • 型の判定をせずに、いきなり計算を始めている
  • a2,a3,…を出して満足して、一般項に戻らない
  • pan + q型で、qがあるのに等比の公式をそのまま使っている
  • 階差型で、an+1 - anを見たのに足し上げずに止まる
  • 一般項を作ったのに、初項 a1 を代入して確認していない

特に3つ目は頻出です。an+1 = pan + qq ≠ 0のときは、まず「ずらす」が基本になります。

pan + q型で迷わないための1行メモ

  • an - αを作る(α は α = + qを満たす)

これを思い出せれば、途中で詰まりにくくなります。

検算のコツ(最短で“合ってる”が分かる)

一般項を出したら、次の順で確認すると安心です。

1)まず a1 を代入して合うか確認

  • ann = 1を入れて、ちゃんと a1 になるかを見る
    ここでズレたら、指数の n - 1や定数の戻し忘れが疑えます。

2)次に漸化式へ戻して確認(最強のチェック)

  • an の式から an+1 を作って、元の漸化式と一致するか確かめます

確認の流れを表にするとこうです。

やること 目的
ann = 1 を入れる 初項ミスの発見
an+1を作る 漸化式に戻す準備
an+1と右辺を比べる 公式・変形ミスの発見

この検算を1回入れるだけで、「なんか不安…」がかなり減ります。

まとめ

  • 漸化式は前の項から次の項を作るルールを表す式
  • 迷ったら先に型を判定する
    • 差が一定 → 等差型
    • 比が一定 → 等比型
    • an+1 = pan + qpan + q
    • an+1 - an = f(n) → 階差型
  • pan + q型はan - α にずらして等比に落とすのが定番手
    • α は α = + q を満たすように決める
  • 階差型は差を足し上げて元に戻す
  • 一般項を作ったら、必ず
    • n = 1で初項チェック
    • 「漸化式に戻して検算」を入れるとミスが減る

漸化式は、理解よりも「型の判定→型通りに解く」を反復した人から安定します。

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