Question

一個同心圓形花壇，分為兩部分，中間小圓部分種植草坪和綠色灌木，周圍的圓環(huán)分為n（n≥3，n∈N）等份，種植紅、黃、藍(lán)三色不同的花，要求相鄰兩部分種植不同顏色的花．
（Ⅰ）如圖1，圓環(huán)分成的3等份為a₁，a₂，a₃，有多少不同的種植方法？如圖2，圓環(huán)分成的4等份為a₁，a₂，a₃，a₄，有多少不同的種植方法？
（Ⅱ）如圖3，圓環(huán)分成的n等份為a₁，a₂，a₃，…，a_n時，有不同的種植方法為S（n）種，試寫出S（n）與S（n-1）滿足的關(guān)系式，并求出S（n）的值．

Answer 1

（1）如圖1，先對a₁部分種植，有3種不同的種法，再對a₂、a₃種植，
∵a₂、a₃與a₁不同顏色，a₂、a₃也不同．
∴S（3）=3×2=6（種）
如圖2，S（4）=3×2×2×2-S（3）=18（種）
（2）如圖3，圓環(huán)分為n等份，對a₁有3種不同的種法，對a₂、a₃、a_n都有兩種不同的種法，
但這樣的種法只能保證a₁與a_i（i=2、3、n-1）不同顏色，但不能保證a₁與a_n不同顏色．
于是一類是a_n與a₁不同色的種法，這是符合要求的種法，記為S（n）（n≥3）種．
另一類是a_n與a₁同色的種法，這時可以把a_n與a₁看成一部分，這樣的種法相當(dāng)于對n-1部分符合要求的種法，記為S（n-1）．
共有3×2^n-1種種法．
這樣就有S（n）+S（n-1）=3×2^n-1．
即S（n）-2ⁿ=-[S（n-1）-2^n-1]，則數(shù)列{S（n）-2ⁿ}（n≥3）是首項為S（3）-2³公比為-1的等比數(shù)列．
則S（n）-2ⁿ=[S（3）-2³]（-1）^n-3（n≥3）．
由（1）知：S（3）=6
∴S（n）-2ⁿ+（6-8）（-1）^n-3．
∴S（n）=2ⁿ-2•（-1）^n-3．