Рекуррентные соотношения
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
a) Докажите, что если то
(при условии
)
b) Найдите явную формулу ого члена последовательности, заданной соотношениями
a) Давайте попробуем доказать это по индукции.
1. База. При имеем:
где в качестве c берётся
а в качестве
берётся
2. Шаг индукции. Итак, пусть при всех от
до
мы уже доказали формулу, что
Докажем её для :
Однако мы бы хотели, чтобы наше имело вид
Таким образом, у нас с одной стороны свободный член получился равным а с другой стороны
он должен быть просто
Из этого условия и находим :
значит,
откуда
Вот здесь-то нам и
пригодилось условие, что
b) Независимо от предыдущего пункта попробуем угадать формулу, посчитав первые несколько членов:
И вот, например, для если преобразовать выражение, то становится видно, что:
Таким образом, очевидно (но лучше доказать по индукции), что для формула имеет
вид:
В скобках у нас появляется формула суммы геометрической прогрессии с первым членом и
знаменателем
В итоге имеем
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Последовательность определена условиями
Докажите, что
Возведем в квадрат второе уравнение
Выразив остальные члены последовательности, получим систему
Сложив уравнения системы, получим
Тогда
А значит,
Заметим, что данная последовательность возрастающая, то есть каждый член больше предыдущего, а значит, обратный квадрат меньше.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Последовательность задаётся следующим образом:
,
для любого натурального
Докажите, что
Заметим, что для любого натурального
Также
Тогда
что и требовалось доказать.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Докажите, что все члены последовательности
являются целыми числами.
Заметим, что все члены последовательности неотрицательны, и
Поэтому все члены последовательности различны. Перенеся в левую часть и возведя полученное равенство в квадрат,
получаем
Кроме того, также выполняется и равенство
(получаемое уменьшением индексов на ). Это означает, что
и
являются корнями уравнения
Тогда
по теореме Виета получаем
т. е.
Отсюда в силу того, что первые два члена последовательности —
целые числа, следует, что все
вычисляемые с помощью полученной формулы, т. е.
— целые
числа.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
При каком натуральном выражение
принимает наибольшее значение?
Рассмотрим последовательность Рассмотрим отношение соседних членов
и
и сравним его с
Оно равно
Нетрудно видеть, что при
оно больше
а при остальных — меньше, если составить соответствующее неравенство.
Отсюда следует, что до
последовательность возрастает, а при
— убывает, то есть максимум достигается при
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Последовательность ( ) удовлетворяет условиям
Какие значения может принимать ?
Выписав условие , возведем равенство в квадрат и запишем его для двух соседних членов последовательности
То есть получаем, что и
— два корня уравнения
По теореме Виета получаем
Первые члены последовательности равны Это очень похоже на суммы первых
натуральных чисел. Давайте по индукции
докажем формулу:
База очевидна:
Переход ясен:
Поэтому
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Последовательность натуральных чисел определяется следующими соотношениями:
где — фиксированное натуральное число.
Сколько существует таких последовательностей, в которых встречается число 2024?
Источники:
Докажем, что для любого целого справедливы следующие формулы:
Будем доказывать эти формулы индукцией по . База
проверяется непосредственно. Предположим, что формулы справедливы
для всех чисел, не больших
, и докажем эти формулы для числа
. Поскольку по предположению индукции
,
последовательно получаем следующие равенства:
Таким образом, наши формулы доказаны. Теперь, используя эти формулы, посмотрим, какие члены нашей последовательности
могут равняться 2024. Ясно, что числа вида и
не могут равняться 2024: числа вида
нечётны, а числа
вида
равны 1 . Далее, числа вида
могут равняться 2024 только при
, что дает нам один пример
последовательности.
Наконец, предположим, что для некоторого целого неотрицательного число
равно 2024 . Мы получаем следующее уравнение:
. Заметим, что сомножитель
дает остаток 3 при делении на 4 , а число 2025 дает остаток 1 при делении на 4.
Значит, число
, во-первых, должно быть делителем числа 2025 , а во-вторых, должно иметь остаток 3 при делении на 4 (т.к.
). Поскольку
, число
имеет вид
, где
и
. Для того, чтобы число
такого вида давало бы остаток 3 при делении на 4 , необходимо и достаточно, чтобы степень
была бы нечетной (поскольку
и
). Получаем ещё 6 возможных значений
. Вместе с вариантом
получаем 7
возможных последовательностей.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Последовательность задана рекуррентным соотношением
и начальными условиями Чему может быть равно
Источники:
Перепишем рекуррентную формулу:
Записав её для вместо
получим
откуда
Поскольку то
Значит,
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Последовательность удовлетворяет условиям
Какие значения может принимать ?
Выписав условие , возведем равенство в квадрат и запишем его для двух соседних членов последовательности
То есть получаем, что и
— два корня уравнения
По теореме Виета получаем
Первые члены последовательности равны Это очень похоже на суммы первых
натуральных чисел. Давайте по
индукции докажем формулу:
База очевидна:
Переход ясен:
Поэтому
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
(a) Запишем наше характеристическое уравнение Тогда
или
Любое решение рекурренты может быть
представлено в виде
Из условий
и
получаем подстановкой уравнения
и
Решаем
систему и получаем
Тогда
(b) Находим характеристическое уравнение: Решаем уравнение и получаем
Так как у нас два корня, то общий
вид решения этой рекурренты имеет вид
Подставляем начальные условия
и
и находим
и
Таким образом, то есть получаем, что
(c) Это рекуррентное уравнение — определение чисел Фибоначчи. Общий вид его решения называется формулой Бине. Найдем ее по
аналогии с предыдущими пунктами. Для этого сначала находим характеристическое уравнение Тогда
Таким
образом,
Подставим и
и получим
и
Тогда
и
Таким
образом,
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Последовательность задана рекуррентным соотношением
и начальным условием
Найдите
( — целая часть числа
— дробная часть числа
Источники:
Пусть оказалось так, что для некоторого
. Тогда выполнено
. Действительно, на каждой
следующей итерации мы учитываем только дробную часть исходного числа (целая же часть определяет только нашу “точку старта”).
Поэтому выполнено равенство
. Также отсюда будет следовать
, то есть наш сдвиг по целой
части будет таким же. Нетрудно видеть, что оба условия вместе дадут
(если известно
). Далее
остаётся только найти цикл нужной длины. Оказывается, что
и выполнено
, мы получили цикл,
получаем
Замечание. Как же найти такой цикл, не считая вручную все значений до него? Во-первых, уже
, что
явно нам намекает, когда мы снова встретим единицу (по сути мы каждый раз умножаем дробную часть на 2, поэтому
можно сразу сделать вывод, что на
шаге, поскольку за столько же шагов результат возведётся в квадрат по модулю
). Во-вторых, уже на шестом шаге мы получим
, поэтому далее можно попробовать идти по кратным
шести индексам, чтобы быстрее добраться до
. Почему вообще всё это имеет смысл? Потому что
делится и на
6, и на 33, и на 66 — именно в них мы и ждём больше всего увидеть цикл, чтобы задача после этого решилась быстро и
легко.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Последовательность натуральных чисел построена по следующему правилу:
Докажите, что в этой последовательности не больше одного точного квадрата. Для тех, кто не жил в -м году сообщаем, что этот год
был простым.
Рассмотрим взаимосвязь остатков по модулю
| 0 | 1 | 2 | 3 |
| 3 | 0 | 3 | 2 |
Как известно, квадраты дают только остатки однако при любом остатке
остаток
будет какой-то из
откуда
остатки
принимают значения из
то есть
не могут быть квадратами. Остаётся показать, что сразу оба
и
также не могут ими являться. Итак, пусть
тогда
Последний вывод следует из того, что простое. Но тогда
что невозможно, значит, в последовательности действительно не больше одного полного квадрата.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Последовательность натуральных чисел удовлетворяет условию
при всех Известно, что
делится на
Найдите наименьшее
при котором
делится на
Заметим, что — подходит. Пусть
Если подставить это в равенство, то мы получим
то есть
Значит, где
— целочисленная константа.
По условию Значит,
Это сравнение имеет не более одного решения по
модулю
Заметим, что это решение равно
Значит,
Нам надо найти
минимальное
такое, что
кратно
НОД скобочек может быть не более
значит одна из
скобок делится на
Это возможно, если
Перебором получаем, что
— минимальное
подходящее.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Последовательность чисел задана условиями
,
и
при всех Докажите, что все члены последовательности — целые числа.
Положим тогда
Достаточно показать, что все числа
– целые. Заметим, что
и
то есть
Значит, при
Так как одно из чисел делится на
то при
число
– целое.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Дана последовательность . При всех
выполнено условие
Докажите, что
Распишем
Из последнего выражение следует, что вся последовательность меньше либо равна Тогда каждый член последовательности можно
представить в виде тригонометрических функций. Пусть
где
Тогда
То есть следующий член последовательности это синус от удвоенного аргумента предыдущего члена. Это будет верно до тех пор, пока у
нас последовательность возрастает. Нужно, чтобы был последним числом, после которого значение уменьшаться. Оценим аргумент, при
котором это возможно.
Пусть Понятно, что
Тогда может быть таким:
Тогда у нас есть такое ограничение:
т.к. у
должен быть принадлежать
Следовательно,
Используя неравенство при
получаем, что
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Последовательность чисел такова, что
для всех натуральных от
до
Найдите
Выпишем формулы для первых нескольких членов
Отсюда тогда
то есть
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Последовательность определена условиями
и
для
Найдите сумму
Последовательно сложив равенства
приведя подобные члены и сократив на получим
Поэтому искомая сумма
А
поскольку
то
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Члены последовательности удовлетворяют соотношению:
Найти для которого
Источники:
По условию Элементы последовательности определены пока
Для остальных номеров члены последовательности не
определены.
Пусть Тогда для всех
Последовательность
удовлетворяет соотношению
и представляет собой арифметическую прогрессию с разностью
и первым членом
Общей её
член
равен нулю, если
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Последовательность задана условиями
и
для любого натурального Найдите
Тогда
Отсюда
В итоге
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Последовательность определена как
и
при любом Найдите общий вид
Если посчитать и
то сразу возникнет предположение, что
Докажем его по индукции:
База для и
следует из условия.
Пусть и
тогда
доказали.