Question Number 159560 by LEKOUMA last updated on 18/Nov/21
$${Resolve}\: \\ $$$$\mathrm{1}.\:{u}_{{n}+\mathrm{2}} −\mathrm{2}{u}_{{n}+\mathrm{1}} +\mathrm{4}{u}_{{n}} =\mathrm{3}^{{n}} \\ $$$${with}\:{u}_{{o}} =\mathrm{1},\:{u}_{\mathrm{1}} =−\mathrm{2} \\ $$$$\mathrm{2}.\:{u}_{{n}} ={u}_{{n}−\mathrm{1}} −{u}_{{n}−\mathrm{2}} +\mathrm{2sin}\:\left(\frac{{n}\Pi}{\mathrm{3}}\right) \\ $$$${with}\:{u}_{{o}} =\mathrm{1},\:{u}_{\mathrm{1}} =\mathrm{2} \\ $$
Answered by mr W last updated on 02/Dec/21
$$\left(\mathrm{1}\right) \\ $$$${u}_{{n}+\mathrm{2}} −\mathrm{2}{u}_{{n}+\mathrm{1}} +\mathrm{4}{u}_{{n}} =\mathrm{3}^{{n}} \\ $$$${let}\:{u}_{{n}} ={k}×\mathrm{3}^{{n}} +{v}_{{n}} \\ $$$${k}\mathrm{3}^{{n}+\mathrm{2}} −\mathrm{2}{k}\mathrm{3}^{{n}+\mathrm{1}} +\mathrm{4}{k}\mathrm{3}^{{n}} =\mathrm{3}^{{n}} \\ $$$$\mathrm{9}{k}−\mathrm{6}{k}+\mathrm{4}{k}=\mathrm{1} \\ $$$$\mathrm{7}{k}=\mathrm{1} \\ $$$${k}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{7}} \\ $$$$\Rightarrow{u}_{{n}} ={v}_{{n}} +\frac{\mathrm{3}^{{n}} }{\mathrm{7}} \\ $$$${v}_{{n}+\mathrm{2}} −\mathrm{2}{v}_{{n}+\mathrm{1}} +\mathrm{4}{v}_{{n}} =\mathrm{0} \\ $$$${r}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}{r}+\mathrm{4}=\mathrm{0} \\ $$$${r}=\mathrm{1}\pm\sqrt{\mathrm{3}}{i}=\mathrm{2}\left(\mathrm{cos}\:\frac{\pi}{\mathrm{3}}\pm{i}\:\mathrm{sin}\:\frac{\pi}{\mathrm{3}}\right) \\ $$$${v}_{{n}} =\mathrm{2}^{{n}+\mathrm{1}} \left\{{C}\:\mathrm{cos}\:\frac{{n}\pi}{\mathrm{3}}+{D}\:\mathrm{sin}\:\frac{{n}\pi}{\mathrm{3}}\right\} \\ $$$${v}_{\mathrm{0}} ={u}_{\mathrm{0}} −\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{7}}=\mathrm{1}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{7}}=\frac{\mathrm{6}}{\mathrm{7}} \\ $$$${v}_{\mathrm{1}} ={u}_{\mathrm{1}} −\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{7}}=−\mathrm{2}−\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{7}}=−\frac{\mathrm{17}}{\mathrm{7}} \\ $$$${v}_{\mathrm{0}} =\mathrm{2}{C}=\frac{\mathrm{6}}{\mathrm{7}} \\ $$$$\Rightarrow{C}=\frac{\mathrm{6}}{\mathrm{14}} \\ $$$${v}_{\mathrm{1}} =\mathrm{4}\left({C}\:\mathrm{cos}\:\frac{\pi}{\mathrm{3}}+{D}\:\mathrm{sin}\:\frac{\pi}{\mathrm{3}}\right)=−\frac{\mathrm{17}}{\mathrm{7}} \\ $$$$\mathrm{2}\left({C}+\sqrt{\mathrm{3}}\:{D}\right)=−\frac{\mathrm{17}}{\mathrm{7}} \\ $$$$\Rightarrow{D}=−\frac{\mathrm{23}}{\mathrm{14}\sqrt{\mathrm{3}}} \\ $$$${v}_{{n}} =\frac{\mathrm{2}^{{n}} }{\mathrm{7}}\left(\mathrm{6}\:\mathrm{cos}\:\frac{{n}\pi}{\mathrm{3}}−\frac{\mathrm{23}}{\:\sqrt{\mathrm{3}}}\:\mathrm{sin}\:\frac{{n}\pi}{\mathrm{3}}\right) \\ $$$$\Rightarrow{u}_{{n}} =\frac{\mathrm{2}^{{n}} }{\mathrm{7}}\left(\mathrm{6}\:\mathrm{cos}\:\frac{{n}\pi}{\mathrm{3}}−\frac{\mathrm{23}}{\:\sqrt{\mathrm{3}}}\:\mathrm{sin}\:\frac{{n}\pi}{\mathrm{3}}\right)+\frac{\mathrm{3}^{{n}} }{\mathrm{7}} \\ $$