Autor Tema: Resolver \(\begin{cases}a_n=-a_{n-1}-b_n\\ b_{n+1}=b_n-3a_{n-1}\end{cases}\)

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13 Septiembre, 2022, 12:28 am
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Nub

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Hola, como se resuelven estos tipos de ejercicios?

\(
\begin{cases}a_n=-a_{n-1}-b_n\\ b_{n+1}=b_n-3a_{n-1}\end{cases}
 \)

con \( a_{0}=0, b_{0}=2, b_{1}=1 \)

Habia visto por Internet que había un método con F.G pero (creo) que no es el caso para este ejercicio.

Y otra pregunta, ¿es posible manipular los subindices? ¿como?

Muchas Gracias

13 Septiembre, 2022, 01:16 am
Respuesta #1

franma

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13 Septiembre, 2022, 01:18 am
Respuesta #2

manooooh

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Hola

\(
\begin{cases}a_n=-a_{n-1}-b_n\\ b_{n+1}=b_n-3a_{n-1}\end{cases}
 \)

con \( a_{0}=0, b_{0}=2, b_{1}=1 \)

Había visto por Internet que había un método con F.G pero (creo) que no es el caso para este ejercicio.

Y otra pregunta, ¿es posible manipular los subíndices? ¿cómo?

Yo lo que haría sería tratarlo como si fuese un sistema de ecuaciones "normales". Primero despejamos \( a_n \) o \( b_n \) en una de las dos ecuaciones:

\( a_n=-a_{n-1}-b_n\implies b_n=-a_{n-1}-a_n \) (1)

Reemplazamos (1) en la segunda ecuación, para eso notemos que (y de ahí viene la respuesta a tu segunda pregunta) tenemos por lo tanto \( b_{n+1}=-a_n-a_{n+1} \):

\( -a_n-a_{n+1}=-a_{n-1}-a_n-3a_{n-1}\implies-a_{n+1}+4a_{n-1}=0\implies-x^2+4=0\implies x=\pm2, \)

por lo tanto \( \boxed{a_n=A\cdot2^n+B(-2)^n} \) con \( A,B\in\Bbb{R} \). (2)

Reemplazando (2) en (1) obtenemos la expresión no recursiva de \( b_n \):

\[ b_n=-(A\cdot2^{n-1}+B(-2)^{n-1})-(A\cdot2^n+B(-2)^n)=-\frac A2\cdot2^n+\frac B2(-2)^n-A\cdot2^n-B(-2)^n\implies\boxed{b_n=-\frac32A\cdot2^n-\frac12B(-2)^n}. \]

Pero tengo mis dudas de que esto esté bien:

1) Solo nos dan un dato inicial para \( a_n \) pero vimos que por (2) es de segundo orden;

2) Si en vez de despejar \( b_n \), despejase \( a_n \) de la segunda ecuación tendría que \( b_n \) tiene soluciones complejas, que es completamente distinto a lo que se halló en el primer método. ¿Entonces no da igual despejar primero \( a_n \) o \( b_n \)? ¿Por qué?

Si alguien puede echarme una mano con estas dudas, estaría agradecido.

Saludos

13 Septiembre, 2022, 01:26 am
Respuesta #3

Nub

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Buenas Nub,

Te puede interesar esto.

Saludos,
Franco.
Ahi te fuiste al algebra lineal ;D, capaz me convendría ir con las funciones generatrices 

13 Septiembre, 2022, 11:06 am
Respuesta #4

Luis Fuentes

  • el_manco
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Hola

Ahi te fuiste al algebra lineal ;D, capaz me convendría ir con las funciones generatrices

Si lo quieres hacer por funciones generatrices llama:

\( f(x)=\displaystyle\sum_{n=0}^\infty{}a_nx^n,\qquad g(x)=\displaystyle\sum_{n=0}^\infty{}b_nx^n \)

Entonces de la primera ecuación \( a_n=-a_{n-1}-b_n \):

\( f(x)=a_0+\displaystyle\sum_{n=1}^\infty{}(-a_{n-1}-b_n)x^n=a_0-x\displaystyle\sum_{n=1}^\infty{}a_{n-1}x^{n-1}-\displaystyle\sum_{n=1}^\infty{}b_nx^n=a_0-xf(x)-(g(x)-b_0)=0-xf(x)-g(x)+2 \)

En resumen:

\( (1+x)f(x)=2-g(x) \) (i)

De la segunda ecuación \( b_{n+1}=b_n-3a_{n-1} \) (es decir  \( b_{n}=b_{n-1}-3a_{n-2} \)):

\( g(x)=b_0+b_1x+\displaystyle\sum_{n=2}^\infty{}(b_{n-1}-3a_{n-2})x^n=b_0+b_1x+x\displaystyle\sum_{n=2}^\infty{}b_{n-1}x^{n-1}-3x^2\displaystyle\sum_{n=2}^\infty{}a_{n-2}x^{n-2}=b_0+b_1x+x(g(x)-b_0)-3x^2f(x)=2+x+x(g(x)-2)-3x^32f(x) \)

En resumen:

\( (1-x)g(x)=2-x-3x^2f(x) \) (ii)

Despejando \( g(x) \) en (i), sustituyendo en (ii) y despejando:

\( f(x)=\dfrac{x}{4x^2-1}=\ldots=\dfrac{1}{2}x\left(\dfrac{1}{2x-1}-\dfrac{1}{2x+1}\right) \)

Termina...

Saludos.

P.D.

1) Solo nos dan un dato inicial para \( a_n \) pero vimos que por (2) es de segundo orden;

Pero te dan condiciones que relacionan las dos sucesiones \( a_n \) y \( b_n \). Como sabes que \( b_0=2 \) y \( b_1=1 \) y \( a_n=-a{n-1}-b_n \) tienes:

\( a_1=-a_0-b_1=-1 \).

Citar
2) Si en vez de despejar \( b_n \), despejase \( a_n \) de la segunda ecuación tendría que \( b_n \) tiene soluciones complejas, que es completamente distinto a lo que se halló en el primer método. ¿Entonces no da igual despejar primero \( a_n \) o \( b_n \)? ¿Por qué?

No es así, creo. Revisa las cuentas.

13 Septiembre, 2022, 09:27 pm
Respuesta #5

manooooh

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Hola

Pero te dan condiciones que relacionan las dos sucesiones \( a_n \) y \( b_n \). Como sabes que \( b_0=2 \) y \( b_1=1 \) y \( a_n=-a{n-1}-b_n \) tienes:

\( a_1=-a_0-b_1=-1 \).

Cierto, qué torpe. Gracias!

No es así, creo. Revisa las cuentas.

A ver:

\[ b_{n+1}=b_n-3a_{n-1}\to a_{n-1}=\frac13b_n-\frac13b_{n+1} \]. Luego \[ a_n=\frac13b_{n+1}-\frac13b_{n+2} \]. Reemplazando en la primera ecuación:

\[ a_n=-a_{n-1}-b_n\to\frac13b_{n+1}-\frac13b_{n+2}=-\frac13b_n+\frac13b_{n+1}-b_n\to-\frac13b_{n+2}+\frac43b_n=0\to b_{n+2}-4b_n=0\ldots \]

No sé por qué antes me daba otra cosa :laugh:

Saludos