Șiruri crescătoare și descrescătoare: metoda diferenței și metoda raportului, cu exemple complete.
Capitolul 1: Șiruri și progresii Conținut verificat
Pe scurt pentru BAC · 4 idei Șirul e strict crescător dacă a n + 1 > a n a_{n+1} > a_n a n + 1 > a n și strict descrescător dacă a n + 1 < a n a_{n+1} < a_n a n + 1 < a n pentru orice n n n ; ambele cazuri se numesc monotone. Metoda diferenței: calculezi a n + 1 − a n a_{n+1} - a_n a n + 1 − a n , aduci la o singură fracție și stabilești semnul pentru orice n n n . Metoda raportului, pentru termeni pozitivi: compari a n + 1 a n \dfrac{a_{n+1}}{a_n} a n a n + 1 cu 1 1 1 ; peste 1 1 1 șirul crește, sub 1 1 1 descrește. La 2 n n ! \dfrac{2^n}{n!} n ! 2 n raportul dă 2 n + 1 \dfrac{2}{n+1} n + 1 2 , cel mult 2 3 \dfrac{2}{3} 3 2 pentru n ≥ 2 n \ge 2 n ≥ 2 , deci de la rangul 2 șirul descrește strict. Pe această pagină 4 secțiuni Definiții Metoda 1: semnul diferenței Metoda 2: raportul (pentru șiruri cu termeni pozitivi) Greșeli frecvente Definiții
Șirul ( a n ) n ≥ 1 (a_n)_{n\ge1} ( a n ) n ≥ 1 este:
crescător dacă a n + 1 ≥ a n a_{n+1} \ge a_n a n + 1 ≥ a n pentru orice n n n ; strict crescător dacă a n + 1 > a n a_{n+1} > a_n a n + 1 > a n ;
descrescător dacă a n + 1 ≤ a n a_{n+1} \le a_n a n + 1 ≤ a n ; strict descrescător dacă a n + 1 < a n a_{n+1} < a_n a n + 1 < a n .
Un șir care este crescător sau descrescător se numește monoton .
Metoda 1: semnul diferenței
Calculăm a n + 1 − a n a_{n+1} - a_n a n + 1 − a n și stabilim semnul.
Dacă a n + 1 − a n > 0 a_{n+1} - a_n > 0 a n + 1 − a n > 0 pentru orice n n n , șirul este strict crescător.
Dacă a n + 1 − a n < 0 a_{n+1} - a_n < 0 a n + 1 − a n < 0 pentru orice n n n , șirul este strict descrescător.
Exemplu rezolvat. Studiază monotonia șirului a n = 2 n + 1 n + 1 a_n = \dfrac{2n+1}{n+1} a n = n + 1 2 n + 1 .
a n + 1 − a n = 2 n + 3 n + 2 − 2 n + 1 n + 1 = ( 2 n + 3 ) ( n + 1 ) − ( 2 n + 1 ) ( n + 2 ) ( n + 1 ) ( n + 2 ) . a_{n+1} - a_n = \dfrac{2n+3}{n+2} - \dfrac{2n+1}{n+1} = \dfrac{(2n+3)(n+1) - (2n+1)(n+2)}{(n+1)(n+2)}. a n + 1 − a n = n + 2 2 n + 3 − n + 1 2 n + 1 = ( n + 1 ) ( n + 2 ) ( 2 n + 3 ) ( n + 1 ) − ( 2 n + 1 ) ( n + 2 ) .
Numărătorul: ( 2 n 2 + 5 n + 3 ) − ( 2 n 2 + 5 n + 2 ) = 1 > 0 (2n^2 + 5n + 3) - (2n^2 + 5n + 2) = 1 > 0 ( 2 n 2 + 5 n + 3 ) − ( 2 n 2 + 5 n + 2 ) = 1 > 0 .
Numitorul este pozitiv, deci a n + 1 − a n = 1 ( n + 1 ) ( n + 2 ) > 0 a_{n+1} - a_n = \dfrac{1}{(n+1)(n+2)} > 0 a n + 1 − a n = ( n + 1 ) ( n + 2 ) 1 > 0 : șirul este strict crescător .
Metoda 2: raportul (pentru șiruri cu termeni pozitivi)
Dacă a n > 0 a_n > 0 a n > 0 , comparăm a n + 1 a n \dfrac{a_{n+1}}{a_n} a n a n + 1 cu 1 1 1 :
raport mai mare ca 1 1 1 pentru orice n n n : șir strict crescător;
raport mai mic ca 1 1 1 : șir strict descrescător.
Exemplu. a n = 2 n n ! a_n = \dfrac{2^n}{n!} a n = n ! 2 n . Avem a n + 1 a n = 2 n + 1 ( n + 1 ) ! ⋅ n ! 2 n = 2 n + 1 \dfrac{a_{n+1}}{a_n} = \dfrac{2^{n+1}}{(n+1)!} \cdot \dfrac{n!}{2^n} = \dfrac{2}{n+1} a n a n + 1 = ( n + 1 )! 2 n + 1 ⋅ 2 n n ! = n + 1 2 .
Pentru n ≥ 2 n \ge 2 n ≥ 2 raportul este cel mult 2 3 < 1 \dfrac{2}{3} < 1 3 2 < 1 , deci de la rangul 2 șirul descrește strict.
Greșeli frecvente
Metoda raportului cere termeni strict pozitivi. Pe un șir cu semne alternante raportul te minte.
Semnul diferenței trebuie stabilit pentru orice n n n , nu doar pentru primele valori. Adu totul la o singură fracție și judecă semnul general.
Un șir poate fi monoton doar de la un rang încolo, ca în exemplul cu 2 n n ! \dfrac{2^n}{n!} n ! 2 n : precizează rangul de la care are loc monotonia.