10 votos

Recurrencia y Fibonacci: $a_{n+1}=\frac {1+a_n}{2+a_n}$

Para la relación de recurrencia $$a_{n+1}=\frac {1+a_n}{2+a_n}$$ donde $a_1=1$, la solución es $a_n=\frac {F_{2n}}{F_{2n+1}}$, donde $F_n$ es el $n$-ésimo número de Fibonacci, de acuerdo a la convención donde $F_1=0, F_2=1,\cdots $

Esto puede ser fácilmente comprobado por la sustitución de la solución de vuelta a la recurrencia de la relación, o bien por inducción.

¿La solución puede ser derivada directamente de la recurrencia de la relación en sí, es decir, no por la sustitución de la solución en la recurrencia, o por inducción?

8voto

Math Lover Puntos 335

Sugerencia: Dejando <span class="math-container">$2+an=\frac{b{n+1}}{bn}$</span>, obtenemos el <span class="math-container">$$\frac{b{n+2}}{b{n+1}}-2 = 1 - \frac{b{n}}{b{n+1}} \implies b{n+2} -3b{n+1} + b{n} = 0.$ $</span>

5voto

Mike Earnest Puntos 4610

Sí, puede ser derivado directamente, asumiendo cierta familiaridad con los números de Fibonacci. Yo estoy usando las condiciones iniciales $F_1=F_2=1$ de los números de Fibonacci, que impies que $$ a_{n}=\frac{F_{2n-1}}{F_{2n}} $$

Es una agradable propiedad que implican funciones de la forma $$ f(x) = \frac{ax+b}{cx+d} $$ Si usted componer un $f$ con otro $g(x)=\frac{px+q}{sx+t}$ de la misma forma, el resultado es otra función en el mismo formulario, cuyos coeficientes son idénticos a los de la matriz producto de los cuadrados de los coeficientes de $f$ e $g$: $$ f\circ g = \frac{(ap+bs)x+(aq+bt)}{(cp+ds)x+(cq+dt)} $$ Dejar $$ f(x)=\frac{1+x}{2+x} $$ esto implica que $$a_n=f\circ f\circ \dots \circ f\big(1\big),$$ with $n-1$ functions composed. Using the matrix connection, and the observation that substituting $x=1$ results in a fraction whose numerator and denominator are the components of the right column of this matrix, this implies that $a_n$ es una fracción cuyo numerador y un denominador está dado por la matriz $$ a_n=\frac{b_n}{c_n},\qquad \begin{bmatrix}b_n\\c_n\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}1&1\\1&2\end{bmatrix}^{n-1}\begin{bmatrix}1\\0\end{bmatrix} =\begin{bmatrix}0&1\\1&1\end{bmatrix}^{2(n-1)}\begin{bmatrix}1\\0\end{bmatrix} $$ Por último, cabe recordar que la $\begin{bmatrix}0&1\\1&1\end{bmatrix}$ es el "Fibonacci de la matriz" que satisface $$ \begin{bmatrix}0&1\\1&1\end{bmatrix}^n=\begin{bmatrix}F_{n-1}&F_n\\F_{n}&F_{n+1}\end{bmatrix}, $$ una identidad que se desprende directamente de la recurrencia $F_n=F_{n-1}+F_{n-2}$ y la base de casos $F_0=0,F_1=1$.

1voto

martinhans Puntos 131

[Mi interpretación de la solución de Mike serio, publicada aquí para mi propia referencia solamente]

<span class="math-container">$$\begin{align} a{n+1}&=\frac {b{n+1}}{c_{n+1}}=\frac {1+\frac {b_n}{c_n}}{2+\frac {b_n}{c_n}}=\frac {b_n+c_n}{b_n+2cn}\\ \left(b{n+1}\atop c{n+1}\right) &=\left(1\ \ 1\atop 1\ \ 2\right)\left(b{n}\atop c{n}\right) =\left(1\ \ 1\atop 1\ \ 2\right)^2\left(b{n-1}\atop c_{n-1}\right)=\cdots\\ &=\left(1\ \ 1\atop 1\ \ 2\right)^n\left(b_1\atop c_1\right)\\ &=\left(0\ \ 1\atop 1\ \ 1\right)^{2n}\left(b_1\atop c1\right)\\ &=\left(F{2n-1}\ \ F{2n}\ \ \ \atop F{2n}\ \ \ \ F_{2n+1}\right)\left(1\atop 1\right) &&\scriptsize(a_1=1\Rightarrow b_1=1, c1=1)\\ &=\left(F{2n-1}+F{2n}\ \ \ \atop F{2n}\ \ \ +F{2n+1}\right)\\ &=\left(F{2n+1}\atop F{2n+2}\right)\\ \therefore a{n+1}&=\frac {b{n+1}}{c{n+1}}=\frac {F{2n+1}}{F{2n+2}}\\ \color{red}{an}&\color{red}{=\frac {F{2n}\ \ \ }{F_{2n+1}}\qquad\blacksquare} \end {Alinee el} $$</span>

0voto

Roger Hoover Puntos 56

Que <span class="math-container">$b_n=\frac{1}{a_n}$</span>. Tenemos <span class="math-container">$$ b_n = \frac{a_n+2}{a_n+1} = \frac{2b_n+1}{b_n+1}=1+\frac{1}{1+\frac{1}{b_n}} $ $</span> por lo tanto, en términos de fracciones continuadas que disponemos de <span class="math-container">$b_1=[1], b_2=[1;1,1], b_3=[1;1,1,1,1]$</span> y así. Cocientes de números consecutivos de Fibonacci, por lo tanto concede convergents <span class="math-container">$\varphi=\frac{1+\sqrt{5}}{2}=[1;\overline{1}]$</span> <span class="math-container">$bn=\frac{F{2n-1}}{F_{2n+1}}$</span> y <span class="math-container">$an=\frac{F{2n}}{F_{2n+1}}$</span>.

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X