1975年,在國外出版了一本專書,專門講各式各樣的數列。由於電子計算機的飛速發展,數學裏有一種“離散化”傾向,因此,這本書的出版,被認為是前所未有的,得到了各方麵的好評。在這本書裏,也收羅著下麵的數列:
1、2、5、10、21、42、85、170、341……
起先大家都莫名其妙,不知道它是幹什麼用的,因為它既非等差數列,又非等比數列,也不是一些有名的數列。但是,後來一經指點就恍然大悟了,原來它就是“九連環”數列。第一項的1,表明解開一個環隻要一步,第二項的2,表明解開二個環需要二步……等等以此類推。由此可見,解開九個環,一共需要三百四十一步。
數列裏頭的各個數,到底有什麼規律?是否非得死記不可?經過專家一研究、一分析,謎底終於揭穿了。原來,如果我們用un代表上述數列中的第n項,那麼,就可以得出下麵的公式:
當n是偶數時,un=2un-1。
(例如,解開八個環需要的步數170,正好是解開七個環需要的步數85的二倍。)
當n是奇數時,un=2un-1+1。
(例如,解開九個環需要的步數341,等於解開八個環需要的步數170的二倍再加上1。)
這樣一來,我們有了u1,就能推出u2,有了u2,就能推出u3……正象順藤摸瓜,這種方法就叫“遞歸”,是數學裏一個非常重要的概念。
上麵的方法雖然好,有人卻仍舊感到美中不足。他們問,如果要解開幾個環,到底需要幾步?有沒有一個直接的計算公式呢?用數學的行話來說,就是要求出一個用n來表示un的函數關係。經過前人的研究,這個式子也是有的,即:
un=13(2n+1-1)當n為奇數時;
13(2n+1-2)當n為偶數時;
於是,九連環的問題就圓滿解決了。