Rekursiv rekke og konvergens S2 V26

Rekursiv rekke og konvergens S2 V26

En uendelig rekke er gitt ved den rekursive sammenhengen

an=(an11)2a_n = (a_{n-1} - 1)^2

Lag et program som skriver ut de 6 første leddene i rekken dersom a1=5a_1 = 5.

Avgjør om det finnes et heltall a1a_1 som gjør at rekken blir konvergent.

Fasit

Den konvergerer aldri for heltallsverdier av a1a_{1}

Løsningsforslag
a = 5    # Rekka starter på 5

for i in range(6):   # Gjenta 6 ganger
    print(a)         # Skriv ut leddet a
    a = (a - 1) ** 2 # Regn ut neste ledd a

Denne rekka er ikke geometrisk og vi kan derfor ikke bruke den vanlige testen med å sjekke om 1<k<1-1 < k < 1. Ved å inspisere uttrykket kan vi derimot se at det ikke er så fryktelig mange heltallsverdier av a1a_{1} som kan gjøre at rekka konvergerer.

  • Dersom a1a_{1} er et stort tall så blir a2a_{2} et veldig stort tall siden a2=(a11)2a_{2}=(a_{1}-1)^{2}. En slik rekke vil bestå av større og større ledd og kan derfor ikke konvergere.
  • Hvis rekka skal konvergere så må a1a_{1} være et heltall ganske nærme null. Vi kan teste disse heltallene for hånd, eller så kan vi gjøre det ved å utvide programmet vårt.

Jeg velger å utvide programmet og etter litt prøving og feiling med ulike heltall så ser jeg at verdiene a1=0,a1=1a_{1}=0, a_{1}=1 og a1=2a_{1}=2 gir interessante mønstre. Ved andre verdier av a1a_{1} divergerer rekka fort.

Program for å sjekke ledd med ulik a_{1}

a1=0,a1=1a_{1}=0, a_{1}=1 og a1=2a_{1}=2 gir interessante mønstre, men leddene alternerer bare mellom 0 og 1. Hvis summen av de 200 første leddene er 100 så vil summen av de 202 første leddene være 101. Vi ser at summene ikke kan nærme seg noe tall når nn \to \infty1. Disse rekkene er heller ikke konvergente.

Siden rekka verken konvergerer for store heltall, negative heltall eller små heltall så konkluderer jeg med at rekka aldri vil konvergere for heltallsverdier.

Rekka konvergerer ikke for noen heltallsverdier av a1a_{1}.

Sensorveiledning

Et program med en god strategi, men feil svar, kan få 1 poeng.

4 poeng

Kandidater som har en god strategi, men ikke har fullstendig forklaring kan få 1 poeng. Utforskning av konvergens med ulike verdier kan gi 1 poeng.

Footnotes

  1. Hvis det er uendelig mange ledd i rekka så vil den måtte bestå av uendelig mange 1-tall.