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> Propuesto límite Gallagher 4
liam_gallagher
mensaje Jun 8 2008, 05:30 PM
Publicado: #1


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TEX: Se define la sucesión $X_n$ como<br />\\<br />\\<br />$X_{n+1}$ $=$ $\dfrac{1}{1+ X_n}$<br />\\<br />\\<br />Con $X_1 = 1$<br />\\<br />\\<br />\\<br />a)Demustre que la sucesión $X_{2n}$ es monótona creciente y que la sucesión $X_{2n-1}$ es monótona decreciente.\\<br />b)Encuentre el límite de la sucesión $X_n$

Mensaje modificado por liam_gallagher el Jun 11 2008, 10:15 PM


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Estudiante de tercer año de licenciatura en ciencias con mención en matemáticas - Universidad de Chile



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dany_nash
mensaje Jun 11 2008, 10:25 PM
Publicado: #2


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lo editaste xD..la vez que lo vi estuve confundido... se me habia olvidao preguntarte si taba bien escrito xD..

posteo mi solucion ...

1) para demostrar que la sucesion TEX:  $X_{2n}$ es monotona decreciente entonces debe cumplirse que:

TEX: $X_{2n}>X_{2(n+1)}$
pero tenemos que:

TEX: $X_{2(n+1)}=\dfrac{X_{2n}+1}{X_{2n}+2}$,

entonces tenemos :

TEX: $X_{2n}>\dfrac {X_{2n}+1}{X_{2n}+2}$

TEX: $X_{2n}(X_{2n}+2)>X_{2n}+1$

TEX: $X^2_{2n}+2X_{2n}>X_{2n}+1$

TEX: $X^2_{2n}+X_{2n}-1>0$

de esto ultimo tenemos dos soluciones:

TEX: $X_{2n}>\dfrac {-1+\sqrt{5}}{2},\ X_{2n}<\dfrac {-1-\sqrt{5}}{2}$

como la sucesion TEX: $X_{n}$ está compuesta solo por valores postivos, entonces la sucesion TEX: $X_{2n}$ tambien lo está, por lo tanto TEX: $X_{2n}>0$, por lo que a solucion anterior es:

TEX: $X_{2n}>\dfrac {-1+\sqrt{5}}{2}$

por lo tanto, la sucesion TEX: $X_{2n}$, es monotona decreciente.

b) calcularemos el limite de la sucesion :

TEX: $\displaystyle \lim_{x\rightarrow \infty}X_{n+1}=\dfrac{X_{2n}+1}{X_{2n}+2}$

TEX: $L=\dfrac{L+1}{L+2}$

TEX: $L^2+L-1=0$

la ecuacion anterior nos da dos valores para L:

TEX: $L=\dfrac {-1+\sqrt {5}}{2}\, L=\dfrac {-1-\sqrt{5}}{2}$

pero como TEX: $X_{n}>0$, entonces el limite es

TEX: $L=\dfrac {-1+\sqrt {5}}{2}$


adioss


xuata q es tedioso escribir en latex XD

espero este correcta mi solucion

Pd: no me dejaa editar nada u.u

Mensaje modificado por dany_nash el Jun 13 2008, 11:58 PM


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"En hesta frase eccisten tres errores",, cuales son ????
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Aprendixmat
mensaje Jun 13 2008, 08:49 PM
Publicado: #3


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CITA(dany_nash @ Jun 11 2008, 11:15 PM) *
lo editaste xD..la vez que lo vi estuve confundido... se me habia olvidao preguntarte si taba bien escrito xD..posteo mi solucion ...1) para demostrar  que la sucesion TEX:  $X_{2n}$ es monotona decreciente entonces debe cumplirse que:                                   
  TEX: $X_{2n}>X_{2(n+1)}$pero tenemos  que:

TEX: $X_{2(n+1)}=\dfrac{X_{2n}+1}{X_{2n}+2}$
, entonces tenemos : 
TEX: $X_{2n}>\dfrac {X_{2n}+1}{X_{2n}+2}$

TEX: $X_{2n}(X_{2n}+2)>X_{2n}+1$

TEX: $X^2_{2n}+2X_{2n}>X_{2n}+1$

TEX: $X^2_{2n}+X_{2n}-1>0$ 

de esto ultimo tenemos dos soluciones:TEX: $X_{2n}>\dfrac {-1+\sqrt{5}}{2},\ X_{2n}<\dfrac {-1-\sqrt{5}}{2}$como la sucesion TEX: $X_{n}$ está compuesta solo por valores postivos, entonces la sucesion TEX: $X_{2n}$ tambien lo está, por lo tanto TEX: $X_{2n}>0$, por lo que a solucion anterior es:


Tu solución es incorrecta  . No puedes asumir que TEX: $X_{2n}>X_{2(n+1)}$ y con eso llegar a que TEX: $X_{2n}>\dfrac{\sqrt{5}-1}{2}$
CITA(dany_nash @ Jun 11 2008, 11:15 PM) *
b) calcularemos el limite de la sucesion :TEX: $\displaystyle \lim_{x\rightarrow \infty}X_{n+1}=\dfrac{1}{1+X_{n}}$

TEX: $L=\dfrac{1}{1+L}$




Supongo que querías decir : TEX: $\displaystyle \lim_{n\rightarrow \infty}X_{n+1}=\displaystyle \lim_{n\rightarrow \infty}\dfrac{1}{1+X_{n}}$ . De ser así ¿por qué TEX: $\displaystyle \lim_{n\rightarrow \infty}X_{n+1}=\displaystyle \lim_{n\rightarrow \infty}X_{n}=L$ ?

saludos.
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dany_nash
mensaje Jun 13 2008, 10:09 PM
Publicado: #4


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CITA(Aprendixmat @ Jun 13 2008, 09:39 PM) *
Tu solución es incorrecta  . No puedes asumir que TEX: $X_{2n}>X_{2(n+1)}$ y con eso llegar a que TEX: $X_{2n}>\dfrac{\sqrt{5}-1}{2}$

saludos.



yo no asumi nada ahi.....solo qeria comproba que aquello que se cumplia, y efectivamente se cumple.Me falto demostrar que TEX: $X_2n>\dfrac {-1+\sqrt{5}}{2}$entonces TEX: $X_{2(n+1)}>\dfrac {-1+\sqrt{5}}{2}$, pero ia estaba cansado con latex XD


apss deveraa ,,,,que estaba pensado en ese momento.... edito altiro el calculo del limite .. qeria decir queTEX: $lim_{n \to \infty} X_{2(n+1)}=\dfrac {X_{2n}+1}{X_{2n}+2}$<br />


PD: ¬¬ no me edita,, fe de erratas en vez de TEX: $X_n$ debe ser TEX: $X_{2n}$ lo mismo para TEX: $X_{2(n+1)}$

Mensaje modificado por dany_nash el Jun 13 2008, 10:15 PM


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"En hesta frase eccisten tres errores",, cuales son ????
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Aprendixmat
mensaje Jun 13 2008, 11:32 PM
Publicado: #5


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Tu solución sigue incorrecta.
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mensaje Feb 6 2023, 04:25 PM
Publicado: #6


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El intento de demostración efectivamente esta incorrecto ya que asumió lo que se tenia que demostrar. Pero sí dio algunas ideas correctas que tomaré.

Note que efectivamente tenemos que TEX: $x_{n+2}=\dfrac{x_n+1}{x_n+2}$, lo que significa que tanto la subsucesión par como la impar obedecen a la misma sucesión TEX: $y_{n+1}=\dfrac{y_n+1}{y_n+2}$ solo que comienzan con dos valores diferentes. 1 para la impar y 1/2 para la par. Veremos que estos dos valores producen comportamientos de la sucesión totalmente diferentes que es lo que se quiere demostrar en (a).

Comencemos con un primer resultado:

Lema 1:

sea TEX: $f(x)=\dfrac{x+1}{x+2}$ donde la función se define en los reales positivos y es una función estrictamente creciente.
TEX: $f(x)<x$ ssi TEX: $x>\varphi$. TEX: $f(x)>x$ si TEX: $x <\varphi$ y TEX: $f(x)=x$ en TEX: $x=\varphi$, donde TEX: $\varphi=1/\phi$ y TEX: $\phi$ es el numero de oro igual a TEX: $\dfrac{\sqrt{5}+1}{2}$(con lo que algunos griegos estimulaban su imaginación)

Dem. Notemos que TEX: $f(x)-x=\dfrac{1-x-x^2}{2+x}=\dfrac{(x+\phi)(\varphi-x)}{x+2}$ donde claramente obtenemos todos los casos descritos.

Supongamos ahora que TEX: $y_1=a$, donde TEX: $a$ es un valor positivo. Dependiendo del valor de TEX: $a$, tenemos el siguiente resultado:

Lema 2:

Sea TEX: $y_{n+1}=f(y_n)$ del lema 1. entonces:
1) Si TEX: $a>\varphi$ entonces TEX: $y_n$ es monotona decreciente
2) Si TEX: $a<\varphi$ entonces TEX: $y_n$ es monotona creciente
3) independiente del valor de TEX: $a$, TEX: $y_n$ converge a TEX: $\varphi$

Dem.
Solo demostraremos (1) y (3) ya que (2) es ctrl+c de (1) con la desigualdad cambiada.
(1): usando el lema 1, tenemos que TEX: $y_2=f(a)<a=y_1$, pero como TEX: $a>\varphi$, y el hecho de que TEX: $f$ es creciente, TEX: $f(a)>f(\varphi)=\varphi$, esto es TEX: $\varphi<y_2<y_1$. Luego, por un argumento de inducción, tenemos que TEX: $y_n$ es monotona decreciente (y acotada por TEX: $\varphi$)
(2): análogo a (1) pero con las desigualdades cambiadas.
(3): S.P.G supongamos que TEX: $a>\varphi$. De (1) tenemos que TEX: $y_n$ es monotona decreciente y acotada inferiormente, por lo que converge a un valor TEX: $L$ tal que TEX: $f(L)=L$ que por lema 1 es TEX: $L=\varphi$. El caso TEX: $a<\varphi$ es análogo.


En consecuencia;
Dem de (a): para la subsucesión impar TEX: $y_n=x_{2n-1}$, tenemos que TEX: $x_1=y_1=1>\varphi$, luego se sigue del lema 2, parte (1), mientras que para la subsucesión impar TEX: $y_n=x_{2n}$, tenemos que TEX: $x_1=y_2=1/2<\varphi$, luego se sigue del lema 2, parte (2).

Dem de (b): Es consecuencia del lema 2 parte (3) puesto que TEX: $x_n$ se alterna entre dos subsucesiones, par e impar las cuales convergen a TEX: $\varphi$. Por lo tanto TEX: $x_n$ converge a TEX: $\varphi$. (demostrar eso es bastante facil mediante definición. No lo hare por que no me sale de las esféricas).

Saludos
Claudio.

PD: es evidente que TEX: $x_n$ tiene una forma explicita a partir de la sucesión del hijito de Bonaccio y se puede demostrar usando eso, pero eso es de... C O L I P A T O. (es broma jiji, también es una demostración interesante, no me funen).




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Claudio Henriquez Tapia
Ingeniero Civil Matemático UTFSM y Prof. DMAT UTFSM
Candidato a Doctor en Estadística UC. Campus San Joaquin
Si todo sale bien, estaría defendiendo en Julio 2024.

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