Sucesión creciente
En el laboratorio de la escuela, Camila cuenta las bacterias de un cultivo todos los días y ve que cada día hay más que el anterior. ¿Alcanza con mirar unos días para asegurar que siempre va a haber más? En este apartado aprendés a demostrarlo para todo $n$, de una vez, sin calcular término a término.
Qué significa que una sucesión crezca
Una sucesión $a_n$ es una lista de números: $a_1, a_2, a_3, \dots$ Decimos que crece cuando cada término es mayor que el anterior.
La diferencia $a_{n+1} - a_n$ mide cuánto sube la sucesión de un paso al siguiente. Si es positiva para todo $n$, siempre sube. Por eso este criterio funciona.
Escribe los cuatro primeros términos de la sucesión $a_n = 3n - 5$ y comprueba, calculando la diferencia $a_{n+1} - a_n$, que se trata de una sucesión estrictamente…
Escribe los cuatro primeros términos de la sucesión $a_n = 3n - 5$ y comprueba, calculando la diferencia $a_{n+1} - a_n$, que se trata de una sucesión estrictamente creciente.
Un estudiante decide ahorrar dinero para un viaje. El primer mes guarda $10\,000$ pesos, y cada mes sucesivo guarda $5\,000$ pesos más que el mes anterior. Escribí el…
Un estudiante decide ahorrar dinero para un viaje. El primer mes guarda $10\,000$ pesos, y cada mes sucesivo guarda $5\,000$ pesos más que el mes anterior. Escribí el término general del dinero guardado en el mes $n$ y justificá matemáticamente por qué esta sucesión es estrictamente creciente.
Identifica cuál de las siguientes sucesiones es estrictamente creciente calculando sus tres primeros términos y analizando su evolución: $x_n = -2n + 10$,…
Identifica cuál de las siguientes sucesiones es estrictamente creciente calculando sus tres primeros términos y analizando su evolución: $x_n = -2n + 10$, $y_n = \frac{1}{n}$, $z_n = \frac{n+1}{n+2}$.
El criterio de la diferencia
Este es el método principal del apartado: sirve para cualquier sucesión.
Dada la sucesión de término general $b_n = \frac{n}{2} + 4$, demuestra que es creciente verificando que $b_{n+1} \geq b_n$ para cualquier número natural $n$.
Dada la sucesión de término general $b_n = \frac{n}{2} + 4$, demuestra que es creciente verificando que $b_{n+1} \geq b_n$ para cualquier número natural $n$.
Determina si la sucesión $c_n = n^2 + 2n$ es creciente. Para ello, calcula algebraicamente la diferencia entre el término $n+1$ y el término $n$, y analiza el signo del…
Determina si la sucesión $c_n = n^2 + 2n$ es creciente. Para ello, calcula algebraicamente la diferencia entre el término $n+1$ y el término $n$, y analiza el signo del resultado.
Sucesiones con fracciones
Cuando $a_n$ es un cociente de polinomios, restamos con denominador común. El denominador suele ser positivo, así que todo depende del signo del numerador.
Demuestra de forma algebraica que la sucesión de término general $a_n = \frac{3n-1}{2n+5}$ es estrictamente creciente. Para ello, desarrolla la inecuación…
Demuestra de forma algebraica que la sucesión de término general $a_n = \frac{3n-1}{2n+5}$ es estrictamente creciente. Para ello, desarrolla la inecuación $a_{n+1} - a_n > 0$ y justifica el signo del numerador y del denominador resultantes.
Demuestra que la sucesión $b_n = \frac{n^2}{n^2+1}$ es estrictamente creciente para todo $n \geq 1$. ¿Existe algún valor de $n$ para el cual se cumpla que $b_n \geq 1$?…
Demuestra que la sucesión $b_n = \frac{n^2}{n^2+1}$ es estrictamente creciente para todo $n \geq 1$. ¿Existe algún valor de $n$ para el cual se cumpla que $b_n \geq 1$? Justifica tu respuesta.
Demuestra que la sucesión racional $a_n = \frac{pn+q}{rn+s}$ (asumiendo que $r > 0$ y $rn+s > 0$ para todo $n \geq 1$) es estrictamente creciente si y solo si se cumple…
Demuestra que la sucesión racional $a_n = \frac{pn+q}{rn+s}$ (asumiendo que $r > 0$ y $rn+s > 0$ para todo $n \geq 1$) es estrictamente creciente si y solo si se cumple la condición $ps - qr > 0$.
Crecer sin pasarse de un tope
Hay sucesiones que crecen siempre pero cada vez menos, como una temperatura que se acerca a un valor final. Son estrictamente crecientes y acotadas superiormente: ninguno de sus términos supera cierto número.
En un experimento de cinemática, la velocidad de un móvil en el instante $n$ (en segundos) viene dada por la sucesión $v_n = 10 - \frac{20}{n+1}$ en m/s. Demostrá…
En un experimento de cinemática, la velocidad de un móvil en el instante $n$ (en segundos) viene dada por la sucesión $v_n = 10 - \frac{20}{n+1}$ en m/s. Demostrá analíticamente que el móvil está acelerando continuamente (la sucesión de velocidades es estrictamente creciente) y observá el gráfico para determinar si superará en algún momento los $10$ m/s.
Una empresa de tecnología prevé que sus beneficios mensuales (en miles de pesos) sigan la sucesión $B_n = 50\,000 - \frac{100\,000}{2^n}$. Probá matemáticamente que los…
Una empresa de tecnología prevé que sus beneficios mensuales (en miles de pesos) sigan la sucesión $B_n = 50\,000 - \frac{100\,000}{2^n}$. Probá matemáticamente que los beneficios aumentan de un mes al siguiente.
En un proceso de calentamiento industrial, la temperatura de una aleación metálica en el minuto $n$ sigue la ley $T_n = 120 - 90(0,75)^n$ en grados Celsius. Demuestra…
En un proceso de calentamiento industrial, la temperatura de una aleación metálica en el minuto $n$ sigue la ley $T_n = 120 - 90(0,75)^n$ en grados Celsius. Demuestra matemáticamente que la temperatura es estrictamente creciente. A partir de la gráfica, deduce si la sucesión está acotada superiormente.
El criterio del cociente
Cuando todos los términos son positivos, a veces conviene dividir en vez de restar.
La razón: si $a_n > 0$, dividir por $a_n$ no cambia el sentido de la desigualdad, y $a_{n+1} > a_n$ equivale a $\dfrac{a_{n+1}}{a_n} > 1$.
Dada la sucesión geométrica $d_n = 3^n$, utiliza el método del cociente (es decir, calcula $\frac{d_{n+1}}{d_n}$) para demostrar que es una sucesión estrictamente…
Dada la sucesión geométrica $d_n = 3^n$, utiliza el método del cociente (es decir, calcula $\frac{d_{n+1}}{d_n}$) para demostrar que es una sucesión estrictamente creciente.
Un árbol recién plantado mide $150$ cm. Cada año, su altura aumenta en un $5$ % respecto a la altura del año anterior. Expresa su altura $h_n$ al cabo de $n$ años y…
Un árbol recién plantado mide $150$ cm. Cada año, su altura aumenta en un $5$ % respecto a la altura del año anterior. Expresa su altura $h_n$ al cabo de $n$ años y justifica mediante el criterio del cociente que la sucesión de sus alturas es creciente.
La población de una colonia de bacterias en un cultivo controlado se modeliza mediante la sucesión $P_n = 200 \cdot (1,15)^n$, donde $n \geq 1$ representa los días…
La población de una colonia de bacterias en un cultivo controlado se modeliza mediante la sucesión $P_n = 200 \cdot (1,15)^n$, donde $n \geq 1$ representa los días transcurridos. Utiliza el criterio del cociente $\frac{P_{n+1}}{P_n}$ para demostrar rigurosamente que la población está en constante crecimiento.
Sucesiones con radicales
Con raíces, la resta $a_{n+1} - a_n$ no deja ver su signo. La salida es multiplicar y dividir por el conjugado, igual que hacías para racionalizar.
Considera la sucesión con radicales $c_n = \sqrt{n+5}$. Demuestra que es estrictamente creciente. Para evitar trabajar directamente con desigualdades de raíces,…
Considera la sucesión con radicales $c_n = \sqrt{n+5}$. Demuestra que es estrictamente creciente. Para evitar trabajar directamente con desigualdades de raíces, multiplica y divide la expresión $c_{n+1} - c_n$ por su conjugado.
Demuestra que la sucesión de término general $a_n = \sqrt{n^2+n} - n$ es estrictamente creciente. Pista: Multiplica y divide por la expresión conjugada antes de analizar…
Demuestra que la sucesión de término general $a_n = \sqrt{n^2+n} - n$ es estrictamente creciente. Pista: Multiplica y divide por la expresión conjugada antes de analizar la diferencia $a_{n+1} - a_n$.
Sucesiones con un parámetro
A veces la pregunta es para qué valores de un parámetro la sucesión crece. Se plantea $a_{n+1} - a_n > 0$ (o cociente $> 1$) y se resuelve la inecuación.
Movés $k$ y mirá la inclinación: para $k > 3$ la recta sube.
Halla los valores del parámetro $k \in \mathbb{R}$ para los cuales la sucesión definida por $a_n = (k-3)n + 5$ es estrictamente creciente. Razona tu respuesta a partir…
Halla los valores del parámetro $k \in \mathbb{R}$ para los cuales la sucesión definida por $a_n = (k-3)n + 5$ es estrictamente creciente. Razona tu respuesta a partir de la diferencia $a_{n+1} - a_n$.
Encuentra el rango de valores de $x \in \mathbb{R}$ para los que la sucesión geométrica $a_n = (2x - 1)^n$ es estrictamente creciente y de términos exclusivamente…
Encuentra el rango de valores de $x \in \mathbb{R}$ para los que la sucesión geométrica $a_n = (2x - 1)^n$ es estrictamente creciente y de términos exclusivamente positivos.
Analiza el crecimiento de la sucesión $a_n = \frac{n^2+k}{n}$, donde $k$ es un número real. Demuestra que la sucesión es estrictamente creciente para todo $n \geq 1$ si…
Analiza el crecimiento de la sucesión $a_n = \frac{n^2+k}{n}$, donde $k$ es un número real. Demuestra que la sucesión es estrictamente creciente para todo $n \geq 1$ si y solo si el parámetro $k$ cumple la condición $k < 2$.
Sucesiones por recurrencia y sumas parciales
Si la sucesión está dada por recurrencia, no hace falta la fórmula general: la diferencia $a_{n+1} - a_n$ ya aparece en la definición.
Lo mismo pasa con una suma parcial $S_n = t_1 + t_2 + \dots + t_n$: es $S_{n+1} - S_n = t_{n+1}$. Si todos los sumandos son positivos, $S_n$ crece.
Hay recurrencias con raíz, como $w_{n+1} = \sqrt{2 + w_n}$. Al ser todo positivo, comparar $w_{n+1}$ con $w_n$ equivale a comparar sus cuadrados.
Comprueba que la sucesión definida por recurrencia como $a_1 = 3$ y $a_{n+1} = a_n + \frac{1}{n}$ es estrictamente creciente para todo $n \geq 1$.
Comprueba que la sucesión definida por recurrencia como $a_1 = 3$ y $a_{n+1} = a_n + \frac{1}{n}$ es estrictamente creciente para todo $n \geq 1$.
Dada la sucesión definida como la suma parcial $S_n = \sum_{i=1}^n \frac{1}{i^2} = 1 + \frac{1}{4} + \frac{1}{9} + \dots + \frac{1}{n^2}$. Justifica de forma analítica…
Dada la sucesión definida como la suma parcial $S_n = \sum_{i=1}^n \frac{1}{i^2} = 1 + \frac{1}{4} + \frac{1}{9} + \dots + \frac{1}{n^2}$. Justifica de forma analítica por qué esta sucesión es estrictamente creciente y deduce si la diferencia entre términos consecutivos aumenta o disminuye a medida que $n$ se hace muy grande.
Una red de servidores registra el tiempo medio de latencia (en milisegundos) mediante la sucesión recurrente $u_1 = 2$, $u_{n+1} = \sqrt{6 + u_n}$. Sabiendo que todos…
Una red de servidores registra el tiempo medio de latencia (en milisegundos) mediante la sucesión recurrente $u_1 = 2$, $u_{n+1} = \sqrt{6 + u_n}$. Sabiendo que todos los términos generados son positivos y estrictamente menores que $3$, demuestra analizando el signo de $u_{n+1}^2 - u_n^2$ que la sucesión es estrictamente creciente.
Cuando el crecimiento se frena
Una sucesión puede crecer al principio y después dejar de hacerlo. Ahí el cociente da la información justa.
Un caso famoso es $a_n = \left(1 + \dfrac{1}{n}\right)^n$. Sus primeros términos son $a_1 = 2$, $a_2 = 2{,}25$, $a_3 = \left(\tfrac{4}{3}\right)^3 \approx 2{,}37$. Parece crecer, y se puede demostrar que lo hace. Pero se frena: nunca llega a $3$. Se acerca al número $e \approx 2{,}718$, que vas a estudiar en el apartado de sucesiones exponenciales.
Estudia la monotonía de la sucesión $x_n = \frac{2^n}{n!}$. Demuestra que no es estrictamente creciente para todo $n$, indicando a partir de qué término específico…
Estudia la monotonía de la sucesión $x_n = \frac{2^n}{n!}$. Demuestra que no es estrictamente creciente para todo $n$, indicando a partir de qué término específico comienza a decrecer de forma estricta.
Sea la sucesión $a_n = \left(1 + \frac{1}{n}\right)^n$. Sabiendo que esta sucesión modeliza el crecimiento del capital bajo un interés compuesto del 100 % anual con $n$…
Sea la sucesión $a_n = \left(1 + \frac{1}{n}\right)^n$. Sabiendo que esta sucesión modeliza el crecimiento del capital bajo un interés compuesto del 100 % anual con $n$ capitalizaciones (cuyo límite es la capitalización continua), calcula sus tres primeros términos para comprobar empíricamente que crece. A continuación, plantea el inicio de su demostración general desarrollando el binomio de Newton para $a_n$ y $a_{n+1}$.
Volvé al principio: Camila no puede asegurar con unos días de datos que el cultivo siempre crece. Si el modelo es $P_n = 200 \cdot (1{,}15)^n$, le alcanza con ver que el cociente de dos días consecutivos es $1{,}15 > 1$ para demostrarlo para todo $n$.