Matematică, întrebare adresată de Utilizator anonim, 9 ani în urmă

Şiruri clasa a 11-a
De la 1 până la 7

Anexe:

GreenEyes71: Pe foaie nu scrie cine este "n". Niciun profesor serios nu omite această informație din enunț. Deci ?
Utilizator anonim: cum adică cine este n?
Utilizator anonim: nu inteleg
GreenEyes71: Într-un enunț scris corect și complet, ar trebui să apară așa: Să se analizeze monotonia șirului x_n = ...., unde n aparține mulțimii N*, de exemplu. Deci e clar precizat cine este "n". Acum ai înțeles ?
Utilizator anonim: Cred ca este N
GreenEyes71: Nu e chiar așa, n nu poate aparține lui N pentru toate exercițiile din poza de mai sus. De la caz la caz, trebuie să fim atenți să nu comitem greșeli grave, de genul împărțire cu 0.

Răspunsuri la întrebare

Răspuns de Razzvy
3
Pentru monotonie putem folosi doua lucruri:

Diferenta:
D=x_{n+1}-x_n
Daca e mai mare decat 0, atunci e strict crescator, si daca e mai mic decat 0, atunci e strict descrescator

Raportul:
R=\frac{x_{n+1}}{x_n}
Acelasi lucru si aici, numai ca il compari cu 1, nu cu 0

In cazurile in care nu e specificat domeniul de definitie pentru n, il vom considera mai mare sau egal decat 1

1.
a_n=\frac{n+1}{2n}\\ D=a_{n+1}-a_n=\frac{n+2}{2n+2}-\frac{n+1}{2n}=\frac{2n(n+2)-(n+1)(2n+2)}{2n(2n+2)}\\\\ D=\frac{2n^2+4n-2n^2-2n-2n-2}{4n(n+1)}=\frac{-2}{4n(n+1)}\\\\ \left\begin{array}{ll} -2\ \ \textless \  \ 0\\ n\geq1\rightarrow 4n(n+1)\ \textgreater \ 0 \end{array}\right]\rightarrow\frac{-2}{4n(n+1)}\ \ \textless \  \ 0\rightarrow \boxed{D\ \ \textless \  \ 0}

Sirul este strict descrescator  ==> are margine superioara: M = a₁ = 1

n ≥ 1  ==> n + 1 > 0 si 2n > 0  ==> (n+1) / (2n) > 0 (raport de numere pozitive)  ==> sirul are margine inferioara: m = 0
0 < an ≤ 1  ==> Sirul este marginit


2.
[tex]a_n=\frac{2n+1}{n+2}\\ D=a_{n+1}-a_n=\frac{2n+3}{n+3}-\frac{2n+1}{n+2}=\frac{(2n+3)(n+2)-(n+3)(2n+1)}{(n+2)(n+3)}\\\\ D=\frac{2n^2+7n+6-2n^2-7n-3}{(n+2)(n+3)}=\frac{3}{(n+2)(n+3)}\\\\ \left\begin{array}{ll} 3\ \textgreater \ 0\\ n\geq1\rightarrow (n+2)(n+3)\ \textgreater \ 0 \end{array}\right]\frac{3}{(n+2)(n+3)}\ \textgreater \ 0\rightarrow \boxed{D\ \textgreater \ 0}[/tex]

Sirul este strict crescator.  ==>  Are margine inferioara: m = a₁ = 1

a_n=\frac{2n+1}{n+2}=\frac{n+2+n-1}{n+2}=\frac{n+2}{n+2}+\frac{n-1}{n+2}=1+\frac{n-1}{n+2}

n ≥ 1  ==> n - 1 ≥ 0 si n + 2 > 0  ==> Daca n - 1 < n + 2 (ceea ce e adevarat), arunci fractia este subunitara: (n - 1)/(n + 2) < 1  ==> 1 + (n - 1)/(n - 2) < 2 ==> Sirul are margine superioara: M = 2
1 ≤ an < 2  ==> Sirul este marginit
 
3.
[tex]a_n=\sum^n_{k=1}\frac{1}{k^2}\\ D = a_{n+1}-a_n=\sum^{n+1}_{k=1}\frac{1}{k^2}-\sum^n_{k=1}\frac{1}{k^2}\\\\ D=\frac{1}{1^2}+\frac{1}{2^2}+...+\frac{1}{n^2}+\frac{1}{(n+1)^2}-(\frac{1}{1^2}+\frac{1}{2^2}+...+\frac{1}{n^2})=\frac{1}{(n+1)^2}\\\\ \left\begin{array}{ll}1\ \textgreater \ 0\\ n\geq1\rightarrow (n+1)^2\ \textgreater \ 0\end{array}\right]\rightarrow \frac{1}{(n+1)^2}\ \textgreater \ 0\rightarrow \boxed{D\ \textgreater \ 0}[/tex]

Sirul este strict crescator ==>  Are margine inferioara: m = a₁ = 1

Nu stiu sa demonstrez marginirea acestui sir in mod direct, asa ca ma voi folosi de un alt sir a carui marginire o putem calcula:

[tex]x_n=\sum^n_{k=2}\frac{1}{k(k-1)}\\ \text{Vom folosi urmatoarea formula: }\frac{1}{(k-1)k}=\frac{1}{k-1}-\frac{1}{k}\\ \text{Desfasuram suma:}\\ x_n=\frac{1}{1\cdot2}+\frac{1}{2\cdot3}+\frac{1}{3\cdot4}+...+\frac{1}{(n-1)n}\\ x_n=\frac{1}{1}-\frac{1}{2}+\frac{1}{2}-\frac{1}{3}+\frac{1}{3}-...+\frac{1}{n-1}-\frac{1}{n}\\\\ \text{Se observa ca se reduc toti termenii, mai putin primul si ultimul}\\ \boxed{x_n=1-\frac{1}{n}\ \textless \ 1}[/tex]

Acum comparam cele 2 siruri:
[tex]x_n=\sum^n_{k=2}\frac{1}{k(k-1)}=\sum^n_{k=2}\frac{1}{k^2-k}\\ a_n=\sum^n_{k=1}\frac{1}{k^2}=1+\sum^n_{k=2}\frac{1}{k^2}\\\\ k\ \textgreater \ 0\rightarrow k^2\ \textgreater \ k^2-k\rightarrow \frac{1}{k^2}\ \textless \ \frac{1}{k^2-k}\rightarrow \sum^n_{k=2}\frac{1}{k^2}+1\ \textless \ \sum^n_{k=2}\frac{1}{k^2-k}+1\\ a_n\ \textless \ x_n+1\ \textless \ 2\rightarrow \boxed{a_n\ \textless \ 2}[/tex]

Sirul are margine superioara: M = 2
1 ≤ an < 2  ==>  Sirul este marginit

4.
[tex]a_n=\sum^n_{k=1}\frac{1}{5^k+1}\\ D=a_{n+1}-a_n=\sum^{n+1}_{k=1}\frac{1}{5^k+1}-\sum^n_{k=1}\frac{1}{5^k+1}\\ D=\frac{1}{5^{n+1}+1}+\sum^n_{k=1}\frac{1}{5^k+1}-\sum^n_{k=1}\frac{1}{5^k+1}\\ D=\frac{1}{5^{n+1}+1}\\\\ \left\begin{array}{ll} 1\ \textgreater \ 0\\ n\geq1\rightarrow5^{n+1}\ \textgreater \ 5\rightarrow5^{n+1}+1\ \textgreater \ 0 \end{array}\right]\rightarrow \frac{1}{5^{n+1}-1}\ \textgreater \ 0\rightarrow \boxed{D\ \textgreater \ 0} [/tex]

Sirul este strict crescator  ==>  Are margine inferioara: m = a₁ = 1/6

Si aici vom face la fel. Ne vom folosi de urmatorul sir:

[tex]x_n=\sum^n_{k=1}\frac{1}{5^k}\\ \text{Folosim formula sumei termenilor unei proresii geometrice}:\\ S=b_1\frac{1-q^n}{1-q}\\\\ x_n=\frac{1}{5^1}+\frac{1}{5^2}+...+\frac{1}{5^n}\\\\ x_n=\frac{1}{5}\frac{1-\frac{1}{5^n}}{1-\frac{1}{5}}=4(\frac{5^n-1}{5^{n-2}})=100-\frac{4}{5^{n-2}}\\ \frac{4}{5^{n-2}}\ \textgreater \ 0\rightarrow100-\frac{4}{5^{n-2}}\ \textless \ 100\rightarrow \boxed{x_n\ \textless \ 100}[/tex]

Comparam cele 2 siruri:
5^{k}+1\ \textgreater \ 5^k\rightarrow \frac{1}{5^{k}+1}\ \textless \ \frac{1}{5^k}\rightarrow  a_n\ \textless \ x_n\ \textless \ 100\rightarrow \boxed{a_n\ \textless \ 100}

Sirul are margine superioara: M = 100
1/6 ≤ an < 100  ==> Sirul este marginit



Razzvy: Nu mai pot mai mult
Razzvy: Maine, daca mai vrei...
Utilizator anonim: Multumesc mult!
Utilizator anonim: Daca ai putea maine..
Razzvy: Oricum, nu stiu cum se face convergenta la siruri recurente
Razzvy: poate mai contribuie cineva cu mai multa experienta
Utilizator anonim: Nu am invatat încă convergenta
Razzvy: Monotonie + marginire = convergenta, pe scurt
Razzvy: Nu si invers :)
Utilizator anonim: ok:)
Alte întrebări interesante