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¿Cómo se puede expresar $\sqrt{2+\sqrt{2}}$ sin el uso de la raíz cuadrada de una raíz cuadrada?

Yo estaba tratando de revisar algunos de los análisis, y se topó con el problema 3 de la página 78 de Walter Rudin los Principios de Análisis Matemático. Como parte del problema, quería probar a escribir $\sqrt{2+\sqrt{2}}$ sin el uso de la raíz cuadrada de la raíz cuadrada. En otras palabras, quería expresar el número en el formulario de $q_1+q_2{q_3}^s$ donde $q_1, q_2, q_3, s \in \mathbb{Q}$ (o tal vez algo similar). Soy consciente de que este es, probablemente, un duplicado de otra pregunta, pero no he sido capaz de encontrar (yo no estaba seguro de qué buscar)... Muchas gracias de antemano!

Editar (mi trabajo hasta el momento):

Traté de expresar en él como la solución a la cuártica $x^4-4x^2+2=0$, pero este parecía inútil...

Edición 2 (el problema original):

El problema original del texto indica:

Si $s_1=\sqrt{2}$, e $$S_{n+1}=\sqrt{2+\sqrt{s_n}} (n=1,2,3,\ldots),$$ demostrar que $\{s_n\}$ converge, y que $s_n<2$$n=1,2,3,\ldots$.

El problema está en el 3er capítulo del libro, que habla sobre las secuencias y series. Rudin proporciona numerosos teoremas sobre este tema, tales como la comparación, la relación, y la raíz de las pruebas para la convergencia.

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ray247 Puntos 3268

Para la integridad del bien aquí está la solución para el problema original:

Primero vamos a resolver la ecuación $$ \sqrt{2+\sqrt{x}}=x $$ y la única raíz real $y$ es de alrededor de 1.812. Ahora tenemos $\sqrt{2+\sqrt{2}}\approx 1.847$. Si podemos diferenciar $\frac{\sqrt{2+\sqrt{x}}}{x}$ con respecto al $x$, la derivada es siempre negativo. Así que cuando $s_{n}\ge y$, $s_{n}$'s valor disminuiría bajo iteración hasta que está a menos de $y$, y al $s_{n}\le y$ aumentaría, ya que en el intervalo de $[0,y]$ el cociente es mayor que $0$. Esta fuerza el límite para ser $y$.

Otra forma de ver esto es la observación de que $$ s_{n}=\sqrt{2+\sqrt{s_{n-1}}},|s_{n+1}-s_{n}|=|\sqrt{2+\sqrt{s_{n}}}-\sqrt{2+\sqrt{s_{n-1}}}|=|\frac{\sqrt{s_{n}}-\sqrt{s_{n-1}}}{s_{n}+s_{n+1}}| $$ por lo tanto, tenemos $$ |\frac{s_{n+1}-s_{n}}{s_{n}-s_{n-1}}|=\frac{1}{|s_{n}+s_{n-1}||\sqrt{s_{n}}+\sqrt{s_{n-1}}|}\le \frac{1}{4} $$ y el resto sigue a partir de la asignación de contracción teorema.

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