Autor Tema: Generalización de soluciones particulares de recurrencias de 2do orden

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20 Julio, 2022, 02:03 am
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Nub

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Hola, no se si ya había preguntado esto aca pero no encuentro mi post, asi que probablemente no lo había echo.

Me interesa lo que esta recuadrado en rojo, no lo llego a entender. En el punto A) Esa es la solución particular es SI \( r^{n} \) es solución de la homogénea y en el punto B) y C) son que NO son soluciones de la homogénea?
Y otra pregunta, en general cuando decimos que es solución de la homogénea es que el \( r^{n} \) de la homogénea coincide con el \( r^{n} \) de la relación no homogénea, que pasa si la solución homogénea son dos raíces diferentes y una coincide y otra no?. Gracias

20 Julio, 2022, 03:05 am
Respuesta #1

manooooh

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Hola

Hola, no se si ya había preguntado esto aca pero no encuentro mi post, asi que probablemente no lo había echo.

Me interesa lo que esta recuadrado en rojo, no lo llego a entender. En el punto A) Esa es la solución particular es SI \( r^{n} \) es solución de la homogénea y en el punto B) y C) son que NO son soluciones de la homogénea?

Nunca he querido tratar con relaciones de recurrencia en general, siempre trabajé con problemas aplicados. Así que no puedo contestarte al pie de lo que preguntas.

Pero la idea de fondo que te quiere transmitir el libro es que cuando propones una solución particular, y al reemplazarla en la relación de recurrencia te encuentras con un absurdo, propones la misma solución particular pero multiplicada por \( n \). Si también falla, la vuelves a multiplicar por \( n \). Y así hasta que se vaya el absurdo, para que puedas calcular las constantes cuando propusiste la solución particular.

Esto se verá ilustrado con el siguiente ejemplo:

Y otra pregunta, en general cuando decimos que es solución de la homogénea es que el \( r^{n} \) de la homogénea coincide con el \( r^{n} \) de la relación no homogénea, que pasa si la solución homogénea son dos raíces diferentes y una coincide y otra no?. Gracias

Si entendí bien, solo debes multiplicar la que coincide por \( n \), no toda la particular.

Por ejemplo, debemos resolver \( a_{n+2}-2a_{n+1}-3a_n=24\bullet3^n+12\bullet5^n \) con \( a_0=1\land a_1=11 \).

La homogénea asociada es \( a_n^h=A\bullet(-1)^n+B\bullet3^n \).

Como \( f(n)=24\bullet3^n+12\bullet5^n \), proponemos como solución particular: \( a_n^p=C\bullet3^n+D\bullet5^n \). Reemplazando:

\( (C\bullet3^{n+2}+D\bullet5^{n+2})-2(C\bullet3^{n+1}+D\bullet5^{n+1})-3(C\bullet3^n+D\bullet5^n)=24\bullet3^n+12\bullet5^n \)

Operando un poco llegamos a que:

\( 3^n(9C-6C-3C)+5^n(25D-10D-3D)=24\bullet3^n+12\bullet5^n \). Tenemos un absurdo (que proviene de igualar los términos de \( 3^n \)).

Así que probamos multiplicando por \( n \) solo el término de \( 3^n \): \( a_n^p=Cn\bullet3^n+D\bullet5^n \) y reemplazamos nuevamente. Los cálculos son bastante pesados, pero agrupando termina quedando:

\( n3^n(9C-6C-3C)+3^n(18C-6C)+5^n(25D-10D-3D)=24\bullet3^n+12\bullet5^n \).

Observa 3 cosas:

1) Es coherente que el término de \( n3^n \) se anule pues originalmente la particular no tenía ningún término así.
2) Ya no tenemos un absurdo en el término de \( 3^n \). No hace faltar seguir multiplicando por \( n \).
3) El término de \( 5^n \) quedó igual que antes. Esto nos da la pauta que los cálculos no fallan "por ahora".

Igualando términos, vemos que \( C=2 \) y \( D=1 \), luego \( a_n^p=2n\bullet3^n+5^n \) por lo que \( a_n=A\bullet(-1)^n+B\bullet3^n+2n\bullet3^n+5^n \).

Al imponer las condiciones iniciales, finalmente obtenemos \( A=B=0 \) por tanto \( a_n=2n\bullet3^n+5^n \).

Espero que esto te aclare un poco las dudas. Sino espera una mejor respuesta.

Saludos

20 Julio, 2022, 03:32 am
Respuesta #2

Nub

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Y otra pregunta, en general cuando decimos que es solución de la homogénea es que el \( r^{n} \) de la homogénea coincide con el \( r^{n} \) de la relación no homogénea, que pasa si la solución homogénea son dos raíces diferentes y una coincide y otra no?. Gracias
A lo que me referia con esto es a básicamente lo de a continuacion (no se si esta bien afirmar esto, pero funciona ;D)


Por ejemplo en la primera imagen, lo que esta en rojo es diferente a lo que esta  en azul, entonces buscamos una solucion particular de la forma que esta marcado en amarillo.
En la segunda imagen vemos que lo que esta en rojo y en azul son iguales, entonces buscamos una solucion particular de la forma que esta marcado en amarillo.
Ahora la pregunta, que pasa si el polinomio caracteristico (lo que usamos para hallar la homogena) me devuelve dos raíces ¿Como las podria comparar? por ejemplo supongamos que en la imagen 1 la solución de la homogenea es \( c(3^{n})+d(7^{n}) \) ahora yo sabria que el 7 coincide pero el 3 no, y podria pensar, puedo usar el resultado amarillo porque una raiz coincide o el resultado amarillo de la 2 imagen ya que no todas las raices coinciden (en este caso el 3)

20 Julio, 2022, 04:09 am
Respuesta #3

manooooh

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Hola

Ahora la pregunta, que pasa si el polinomio caracteristico (lo que usamos para hallar la homogena) me devuelve dos raíces ¿Como las podria comparar? por ejemplo supongamos que en la imagen 1 la solución de la homogenea es \( c(3^{n})+d(7^{n}) \) ahora yo sabria que el 7 coincide pero el 3 no, y podria pensar, puedo usar el resultado amarillo porque una raiz coincide o el resultado amarillo de la 2 imagen ya que no todas las raices coinciden (en este caso el 3)

Siempre debes proponer una solución particular que se "parezca" a la \( f(n) \). No tienen nada que ver las raíces de la ecuación característica de la homogénea.

Mira el ejemplo que resolví en mi primer mensaje, ahí creo que la duda está respondida con un caso concreto. Si no entiendes algo, pregunta.

Saludos

20 Julio, 2022, 04:28 am
Respuesta #4

Nub

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Hola

Ahora la pregunta, que pasa si el polinomio caracteristico (lo que usamos para hallar la homogena) me devuelve dos raíces ¿Como las podria comparar? por ejemplo supongamos que en la imagen 1 la solución de la homogenea es \( c(3^{n})+d(7^{n}) \) ahora yo sabria que el 7 coincide pero el 3 no, y podria pensar, puedo usar el resultado amarillo porque una raiz coincide o el resultado amarillo de la 2 imagen ya que no todas las raices coinciden (en este caso el 3)

Siempre debes proponer una solución particular que se "parezca" a la \( f(n) \). No tienen nada que ver las raíces de la ecuación característica de la homogénea.

Mira el ejemplo que resolví en mi primer mensaje, ahí creo que la duda está respondida con un caso concreto. Si no entiendes algo, pregunta.

Saludos
Si lo vi, la cosa es que por alguna razón funciona lo que dije arriba. Lo que tu mencionas al principio de multiplicar n cuando se llega a un absurdo lo explica el libro, la cosa es que luego generaliza todo para no tener que llegar a un absurdo y multiplicar por n, tu mismo lo dijiste, que son medios pesados los cálculos y no quiero estar probando y probando para llegar a la solución particular sino que si pudiera entender bien la tabla que generaliza todo ya podría hacer los ejercicios mas rápido