Autor Tema: Recurrencia

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09 Junio, 2019, 05:03 pm
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R_Gauss

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Buenos días,

Estoy realizando un ejercicio de recurrencia y necesito encontrar la fórmula explícita a dicha recurrencia. El ejercicio dice así:

Sea \( a_1,a_2,a_3... \) una secuencia definida por \( a_1=2 \), \( a_2=3 \) y \( a_n=a_{n-1} a_{n-2} \) para todo \( n\geq{3} \)
Encuentre la fórmula explícita.
Tenemos que:
 \( a_1=2=(2^1)(3^0) \)
 \( a_2=(2^0)(3^1) \)
 \( a_3=(2)(3)=6=(2^1)(3^1) \)
 \( a_4=(2)(3)(3)=18=(2^1)(3^2) \)
 \( a_5=(2)(2)(3)(3)(3)=108=(2^2)(3^3) \)



Agradezco sus colaboraciones,


Saludos,
 

09 Junio, 2019, 05:48 pm
Respuesta #1

Masacroso

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Usando el logaritmo y definiendo \( c_n:=\ln(a_n) \) te queda una recurrencia lineal que puedes resolver de muchas formas (observa que todos los \( a_n \) son positivos así que los \( c_n \) están bien definidos).

09 Junio, 2019, 06:25 pm
Respuesta #2

R_Gauss

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Usando el logaritmo y definiendo \( c_n:=\ln(a_n) \) te queda una recurrencia lineal que puedes resolver de muchas formas (observa que todos los \( a_n \) son positivos así que los \( c_n \) están bien definidos).


¿Qué me justifica que yo pueda aplicar el logaritmo? En ese caso,
\( c_n=\ln(a_{n-1})+\ln(a_{n-2}) \) ¿Y trabajo todo con \( c_n \)? ¿Qué condiciones iniciales tengo? Es decir,

\( c_1= ?  \)
\(  c_2=  ? \)


Saludos,

09 Junio, 2019, 06:30 pm
Respuesta #3

Masacroso

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Usando el logaritmo y definiendo \( c_n:=\ln(a_n) \) te queda una recurrencia lineal que puedes resolver de muchas formas (observa que todos los \( a_n \) son positivos así que los \( c_n \) están bien definidos).


¿Qué me justifica que yo pueda aplicar el logaritmo? En ese caso,
\( c_n=\ln(a_{n-1})+\ln(a_{n-2}) \) ¿Y trabajo todo con \( c_n \)? ¿Qué condiciones iniciales tengo? Es decir,

\( c_1= ?  \)
\(  c_2=  ? \)


Saludos,

Tienes la recurrencia \( c_n=c_{n-1}+c_{n-2} \), y \( c_1=\ln 2,\, c_2=\ln 3 \). Una vez hallada la forma general de los coeficientes \( c_n \) sólo tienes que aplicar la exponencial, ya que \( a_n=e^{c_n} \).

Quizá se pueda resolver más fácilmente como tú lo estabas haciendo, buscando una hipótesis inductiva y demostrándola.

09 Junio, 2019, 07:29 pm
Respuesta #4

R_Gauss

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Tienes la recurrencia \( c_n=c_{n-1}+c_{n+2} \), y \( c_1=\ln 2,\, c_2=\ln 3 \). Una vez hallada la forma general de los coeficientes \( c_n \) sólo tienes que aplicar la exponencial, ya que \( a_n=e^{c_n} \).

Quizá se pueda resolver más fácilmente como tú lo estabas haciendo, buscando una hipótesis inductiva y demostrándola.

Entonces, me quedaría
\( c_1=ln(2) \)
\( c_3=ln(3) \)
\( c_3=ln(3)+ln(2) \)
\( c_4=ln(3)+ln(2)+ln(3) \)



Al econtrar la fórmula, dada por lo números de Fibonnaci, me queda:

\( a_n=3^{F_{n-1}}2^{F_{n-2}} \) La pregunta que me surge es: ¿Se debe cumplir para todo \( n\in{N} \)? No se me cumple para el primer término, es decir, \( a_1=? \) para n=1.

¿Está bien la fórmula explicíta?






09 Junio, 2019, 08:10 pm
Respuesta #5

Masacroso

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Tienes la recurrencia \( c_n=c_{n-1}+c_{n+2} \), y \( c_1=\ln 2,\, c_2=\ln 3 \). Una vez hallada la forma general de los coeficientes \( c_n \) sólo tienes que aplicar la exponencial, ya que \( a_n=e^{c_n} \).

Quizá se pueda resolver más fácilmente como tú lo estabas haciendo, buscando una hipótesis inductiva y demostrándola.

Entonces, me quedaría
\( c_1=ln(2) \)
\( c_3=ln(3) \)
\( c_3=ln(3)+ln(2) \)
\( c_4=ln(3)+ln(2)+ln(3) \)



Al econtrar la fórmula, dada por lo números de Fibonnaci, me queda:

\( a_n=3^{F_{n-1}}2^{F_{n-2}} \) La pregunta que me surge es: ¿Se debe cumplir para todo \( n\in{N} \)? No se me cumple para el primer término, es decir, \( a_1=? \) para n=1.

¿Está bien la fórmula explicíta?







Es que no son los números de Fibonacci, aunque tengan la misma estructura los números de inicio son diferentes. Se puede hallar una forma explícita usando funciones generatrices, mira por ejemplo lo que se hizo aquí.

También tienes textos como éste que tratan el tema, en especial a partir de la página 27 en tu caso.

CORRECCIÓN: ok, sí que seguía el patrón con números de Fibonacci dados.

09 Junio, 2019, 08:34 pm
Respuesta #6

Juan Pablo Sancho

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Es como dices:
\( a_n=3^{F_{n-1}}2^{F_{n-2}} \) La pregunta que me surge es: ¿Se debe cumplir para todo \( n\in{N} \)? No se me cumple para el primer término, es decir, \( a_1=? \) para n=1.

Para el  paso inductivo:
\( a_{n+1} = a_n \cdot a_{n-1} = 2^{F_{n-2}} \cdot 3^{F_{n-1}} \cdot  2^{F_{n-3}} \cdot 3^{F_{n-2}} =  2^{F_{n-1}} \cdot 3^{F_n}  \)

La fórmula nueva empieza para \( k \geq 4  \)
\( a_4 = 2^1 \cdot 3^2 = 2^{F_2} \cdot 3^{F_3} \)

Fijate que necesitas tres casos bases para empezar, que son los que no cumplen la nueva fórmula, luego todo funciona.

09 Junio, 2019, 10:10 pm
Respuesta #7

R_Gauss

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Haciendolo desde el texto que mencionadas, llego a esto:

\( c_n=(-0.06159)(\frac{1-\sqrt{5}}{2})^n + (0.42205)(\frac{1+\sqrt{5}}{2})^n \)

Cuando me devuelvo para mirar algunos valores, estos no me dan exactos.
Es decir,

\( c_1=0.72 \) y al tomar la exponencial de ello, se obtiene: \( a_1=2.056 \) que no es exactamente ese dos, dado para \( a_1 \)

¿Cómo podría plantearlo con funciones generadoras?





09 Junio, 2019, 11:42 pm
Respuesta #8

Masacroso

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Haciendolo desde el texto que mencionadas, llego a esto:

\( c_n=(-0.06159)(\frac{1-\sqrt{5}}{2})^n + (0.42205)(\frac{1+\sqrt{5}}{2})^n \)

Cuando me devuelvo para mirar algunos valores, estos no me dan exactos.
Es decir,

\( c_1=0.72 \) y al tomar la exponencial de ello, se obtiene: \( a_1=2.056 \) que no es exactamente ese dos, dado para \( a_1 \)

¿Cómo podría plantearlo con funciones generadoras?






Pero no te dará exacto porque has truncado los valores, ¿no? Usando funciones generatrices vas a hallar lo mismo, lo muestro. Definimos \( C(x):=\sum_{n\ge 0} c_{n+1} x^n \) y usamos la recurrencia equivalente \( c_{n+3}=c_{n+2}+c_{n+1} \), entonces tenemos que

\( \displaystyle {\begin{align*}&\sum_{n\ge 0}c_{n+3}x^n=\sum_{n\ge 0}c_{n+2}x^n+\sum_{n\ge 0}c_{n+1} x^n\\
\iff &x^{-2}\sum_{n\ge 0}c_{n+3}x^{n+2}=x^{-1}\sum_{n\ge 0}c_{n+2}x^{n+1}+C(x)\\
\iff &C(x)-c_1-c_2x=x(C(x)-c_1)+x^2C(x)\\
\iff &(x^2+x-1)C(x)=(x-1)c_1-xc_2\\
\iff &C(x)=\frac{(c_1-c_2)x-c_1}{x^2+x-1}=(\ln 2-\ln(2/3)x)\sum_{n\ge 0} F_{n+1} x^n\\
\iff& C(x)=\sum_{n\ge 0}(F_{n+1}\ln 2 -F_n\ln(2/3))x^n\end{align*}} \)

Ya que \( F(x)=\frac x{1-x-x^2} \) es la función generadora de la sucesión de Fibonacci. Entonces de la definición de \( C(x) \) y arreglando un poco tenemos que \( c_n=(F_n-F_{n-1})\ln 2+F_{n-1}\ln 3 \), y por tanto \( a_n=2^{F_n-F_{n-1}}3^{F_{n-1}}=2^{F_{n-2}}3^{F_{n-1}} \), donde podemos definir \( F_{-1}:=1 \).

Para completar, si quieres, puedes dar la definición explícita de los números de Fibonacci, es decir, \( F_n={\frac  1{{\sqrt  5}}}\left({\frac  {1+{\sqrt  5}}2}\right)^{n}-{\frac  1{{\sqrt  5}}}\left({\frac  {1-{\sqrt  5}}2}\right)^{n} \), pero te iba a quedar muy aparatoso.

P.D.: ahora que veo la sucesión de Fibonacci se puede definir para todo \( \Bbb Z \) con la fórmula \( F_{-n}=(-1)^{n+1}F_n \).



La forma compacta para los coeficientes \( c_n \) es

\( \displaystyle c_n=\frac1{\sqrt 5}\big(\ln(2\cdot 3^\alpha)\alpha^{n-2}-\ln(2\cdot 3^\beta)\beta^{n-2}\big),
\quad \alpha:=\frac12(1+\sqrt 5),\, \beta:=\frac12(1-\sqrt 5) \)