задача дня -- 1

Apr 06, 2016 08:23

Решил ввести у себя эту рубрику. Она будет предназначена для тех, кто интересуется математикой. Остальные могут смело её пропускать ( Read more... )

задача-дня, математика

Leave a comment

Comments 23

kikzan April 6 2016, 05:44:25 UTC
Оффтопный вопрос. К своему стыду сообразил. что не могу придумать доказательство простейшей формулы (a*b)/(c*d) = (a/c)*(b/d), то бишь правило умножения дробей. И что еще более интересно, я не нашел доказательство в сети интернета. М.б. вы его знаете?

Reply

tenebris_jacere April 6 2016, 07:59:47 UTC
Это следует из коммутативности умножения.

Reply

falcao April 6 2016, 14:25:01 UTC
Для начала надо вспомнить, как определяется частное двух чисел. Под x/y, где y не равно нулю, понимается такое число z, для которого zy=x. Поэтому (x/y)y=x.

Как часто говорят, "деление проверяется умножением". Это значит, что если мы хотим проверить, что какое-то число равно частному (ab)/(cd), мы должны умножить это число на cd, и убедиться, что результат равен ab. Сделаем это для числа из правой части: (a/c)(b/d)*cd=(a/c)c(b/d)d=ab, что и требовалось.

Здесь было использовано то, что сомножители можно переставлять (коммутативный закон умножения).

Reply

kikzan April 6 2016, 15:23:10 UTC
спасибо! :))

Reply


rus4 April 6 2016, 05:57:53 UTC
Уже не помню, почему тут была более слабая версия.

По индукции имеем x(n) < an при n > 1. Далее, x(n+1) < x(n)+ x(n) x(n+1)/n^2, то есть 1/x(n) < 1/x(n+1) +1/n^2, так что при n > k получаем 1/x(n) > 1/x(k)-1/k^2-1/(k+1)^2-1/(k+2)^2-...>1/ak-1/k(k-1)-1/k(k+1)-1/(k+1)(k+2)-...=1/ak-1/(k-1), что при k > 1/(1-a) положительно.

Интересно изучить предел как функцию от a.

Reply

falcao April 6 2016, 14:29:58 UTC
Вот! Теперь мне, по крайней мере, известно происхождение этой задачи!

То решение, которое мне известно, несколько отличается (хотя самый первый шаг такой же). Чуть позже могу изложить.

Поведение предельной функции действительно интересно. Хотелось бы изучить пускай на численном уровне.

Ваш коммент я пока временно "заскриню". Может, у кого другие способы будут.

Reply


m2b April 6 2016, 18:36:11 UTC
Ничего сейчас не помню.
Но помню, что рекуррентные последовательности похожи на обыкновенные дифференциальные уравнения. А их решения нам показывали, а в матанализе дифференцируемых функций одной переменной были вопросы исследования на ограниченность.
Поэтому я бы пытался делать так. Пытался бы найти ответ для последовательности (по которым я, по сути, ничего не читал) по аналогии с вещественно определёнными функциями и т.д.

Reply

falcao April 7 2016, 03:41:55 UTC
Здесь вся штука в том, что итоговая последовательность получается "дикая", и никто не знает до конца, как она себя ведёт, и на что похожа. Поэтому решить в явном виде не получается, и исследовать надо косвенно.

Reply

rus4 April 7 2016, 11:31:10 UTC
Да, именно так и надо делать! Сначала решаем функциональное уравнение f'(t)=f^2/t^2, находим 1/f=1/t+const. Эта аналогия подсказывает, что рассматривать надо последовательность 1/x(n), а не x(n).

Reply

falcao April 8 2016, 04:55:49 UTC
Я пытался себе это представить в таком виде -- пусть и на не совсем строгом уровне. Но к чему ведёт такой подход? Можем ли мы на основании этого получить какую-то оценку асимптотического поведения последовательности (функции)? Это было бы интересно в свете того, к чему стремится последовательность, как быстро она это делает, и так далее.

Reply


feanturion April 7 2016, 22:50:13 UTC
Если t(n)=1/x(n), то t(n+1)=n^2*t^2(n)/(n^2*t(n)+1); |t(n+1)-t(n)|=t(n)/(n^2*t(n)+1) < t(n)/(n^2*t(n))=1/n^2 -> 0 при n->inf.
Функция предела от первого значения в полулогарифмических координатах выглядит симметрично и очень знакомо, но пока что-то не подбирается ничего внятного.

Reply

falcao April 8 2016, 04:58:22 UTC
Если переходить к обратным величинам, то надо доказывать, что они отделены от нуля. Ряд из 1/n^2 сходится к п^2/6, но здесь как-то должно использоваться то, что первый член меньше 1, потому что без этого предположения ограниченности не будет.

Reply


173175973 April 9 2016, 08:46:04 UTC
Попробую по рабоче-крестьянски.
1. $x_n < n$ - доказывается по индукции.
2. Пусть $y_n = x_n/n$, $0 < y_n < 1$. Тогда
$y_n - y_{n + 1} = y_n(1 - y_n)/(n + 1)$
Выводы:
Последовательность $y_n$ монотонно убывает.
Ряд $\sum_k y_k(1 - y_k)/(k+1)$ сходится.
3. Пусть $y = \lim_n y_n$. Можно оценить
$y_1 - y_n > y(1 - y_1)/(1/2 + \dots + 1/n)$. Значит, $y = 0$.
4. Тогда $1 - y_n$ отделено от нуля и ряд $\sum_k y_k/(k + 1)$ сходится. $\sum_k y_k/k = \sum_k x_k/k^2$ тоже.
5. $x_{n + 1} = x_1 + \Prod_{k = 1}^n(1 + x_k/k^2)$. Бесконечное поизведение сходится => частичное ограничено.
Надеюсь, нигде не соврал.
Как это делается по человечески?

Reply

falcao April 9 2016, 14:09:51 UTC
В пункте 5, если я правильно понимаю, перед Prod должен стоять знак умножения?

Давайте я раскрою сначала решение, которое привёл rus4, а через какое-то время изложу другое, которое было известно мне.

Reply

173175973 April 9 2016, 14:39:50 UTC
конечно, умножения. Пропустил. А другие ошибки есть?

Reply

falcao April 9 2016, 15:06:38 UTC
По-моему, рассуждение верное.

Reply


Leave a comment

Up