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Numeri reali · Successioni

Successione crescente

Lucia guarda i primi termini di una successione, li vede salire e conclude che «cresce sempre». Ma chi garantisce che il millesimo termine non scenda? In questa pagina impari a dimostrare la crescita per ogni $n$, senza calcolare termine per termine.

Il criterio della differenza

Punti di una successione nel piano: ogni punto è più in alto del precedente. ogni punto sta sopra il precedente

Il metodo: scrivi $a_{n+1}$ sostituendo $n$ con $n+1$, calcola $a_{n+1}-a_n$, semplifica e studia il segno del risultato.

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Scrivi i primi quattro termini della successione $a_n = 3n - 5$ e verifica, calcolando la differenza $a_{n+1} - a_n$, che si tratta di una successione strettamente…

Scrivi i primi quattro termini della successione $a_n = 3n - 5$ e verifica, calcolando la differenza $a_{n+1} - a_n$, che si tratta di una successione strettamente crescente.

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Esercitati★☆☆Da iniziare
Determina se la successione $c_n = n^2 + 2n$ è crescente. Per farlo, calcola algebricamente la differenza tra il termine $n+1$ e il termine $n$, e analizza il segno del…

Determina se la successione $c_n = n^2 + 2n$ è crescente. Per farlo, calcola algebricamente la differenza tra il termine $n+1$ e il termine $n$, e analizza il segno del risultato.

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Esercitati★★☆Da iniziare
Dimostra in modo algebrico che la successione di termine generale $a_n = \frac{3n-1}{2n+5}$ è strettamente crescente. Per farlo, sviluppa la disequazione…

Dimostra in modo algebrico che la successione di termine generale $a_n = \frac{3n-1}{2n+5}$ è strettamente crescente. Per farlo, sviluppa la disequazione $a_{n+1} - a_n > 0$ e giustifica il segno del numeratore e del denominatore risultanti.

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Il criterio del quoziente

Quando tutti i termini sono positivi, spesso è più comodo dividere che sottrarre.

Il motivo: dividendo $a_{n+1} > a_n$ per $a_n > 0$ il verso non cambia e si ottiene $\frac{a_{n+1}}{a_n} > 1$.

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Data la successione geometrica $d_n = 3^n$, usa il metodo del quoziente (cioè calcola $\frac{d_{n+1}}{d_n}$) per dimostrare che è una successione strettamente crescente.

Data la successione geometrica $d_n = 3^n$, usa il metodo del quoziente (cioè calcola $\frac{d_{n+1}}{d_n}$) per dimostrare che è una successione strettamente crescente.

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Esercitati★★☆Da iniziare
La popolazione di una colonia di batteri in una coltura controllata è modellizzata dalla successione $P_n = 200 \cdot (1,15)^n$, dove $n \geq 1$ rappresenta i giorni…

La popolazione di una colonia di batteri in una coltura controllata è modellizzata dalla successione $P_n = 200 \cdot (1,15)^n$, dove $n \geq 1$ rappresenta i giorni trascorsi. Usa il criterio del quoziente $\frac{P_{n+1}}{P_n}$ per dimostrare rigorosamente che la popolazione è in costante crescita.

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Esercitati★★★Da iniziare
Studia la monotonia della successione $x_n = \frac{2^n}{n!}$. Dimostra che non è strettamente crescente per ogni $n$, indicando da quale termine specifico inizia a…

Studia la monotonia della successione $x_n = \frac{2^n}{n!}$. Dimostra che non è strettamente crescente per ogni $n$, indicando da quale termine specifico inizia a decrescere strettamente.

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Successioni con radicali

Con le radici la differenza $a_{n+1}-a_n$ è una sottrazione di radicali di segno poco chiaro. Si risolve moltiplicando e dividendo per l'espressione coniugata.

Calcolo della differenza di due radicali moltiplicando e dividendo per il coniugato. c(n+1) − c(n) = (n+6) − (n+5) √(n+6) + √(n+5) = 1 √(n+6) + √(n+5) moltiplico e divido per il coniugato la radice sparisce dal numeratore
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Considera la successione con radicali $c_n = \sqrt{n+5}$. Dimostra che è strettamente crescente. Per evitare di lavorare direttamente con disuguaglianze di radici,…

Considera la successione con radicali $c_n = \sqrt{n+5}$. Dimostra che è strettamente crescente. Per evitare di lavorare direttamente con disuguaglianze di radici, moltiplica e dividi l'espressione $c_{n+1} - c_n$ per la sua espressione coniugata.

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Dimostra che la successione di termine generale $a_n = \sqrt{n^2+n} - n$ è strettamente crescente. Suggerimento: moltiplica e dividi per l'espressione coniugata prima di…

Dimostra che la successione di termine generale $a_n = \sqrt{n^2+n} - n$ è strettamente crescente. Suggerimento: moltiplica e dividi per l'espressione coniugata prima di analizzare la differenza $a_{n+1} - a_n$.

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Successioni con un parametro

Spesso si chiede per quali valori di un parametro una successione è crescente: si impone $a_{n+1}-a_n>0$ (o quoziente $>1$) e si ricava il parametro.

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Trova i valori del parametro $k \in \mathbb{R}$ per i quali la successione definita da $a_n = (k-3)n + 5$ è strettamente crescente. Motiva la risposta a partire dalla…

Trova i valori del parametro $k \in \mathbb{R}$ per i quali la successione definita da $a_n = (k-3)n + 5$ è strettamente crescente. Motiva la risposta a partire dalla differenza $a_{n+1} - a_n$.

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Trova l'intervallo di valori di $x \in \mathbb{R}$ per i quali la successione geometrica $a_n = (2x - 1)^n$ è strettamente crescente e a termini esclusivamente positivi.

Trova l'intervallo di valori di $x \in \mathbb{R}$ per i quali la successione geometrica $a_n = (2x - 1)^n$ è strettamente crescente e a termini esclusivamente positivi.

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Altri casi: ricorrenza e confronto con i termini

Per una successione definita per ricorrenza, $a_{n+1}-a_n$ si studia direttamente dalla legge di ricorrenza, senza il termine generale.

Per le successioni esponenziali e per i polinomi si usano gli stessi criteri. Ad esempio, un albero alto $150$ cm che cresce del $5\%$ all'anno ha $h_n = 150\cdot 1{,}05^n$ e $\frac{h_{n+1}}{h_n}=1{,}05>1$.

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Data la successione di termine generale $b_n = \frac{n}{2} + 4$, dimostra che è crescente verificando che $b_{n+1} \geq b_n$ per ogni numero naturale $n$.

Data la successione di termine generale $b_n = \frac{n}{2} + 4$, dimostra che è crescente verificando che $b_{n+1} \geq b_n$ per ogni numero naturale $n$.

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Verifica che la successione definita per ricorrenza come $a_1 = 3$ e $a_{n+1} = a_n + \frac{1}{n}$ è strettamente crescente per ogni $n \geq 1$.

Verifica che la successione definita per ricorrenza come $a_1 = 3$ e $a_{n+1} = a_n + \frac{1}{n}$ è strettamente crescente per ogni $n \geq 1$.

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Una rete di server registra il tempo medio di latenza (in millisecondi) mediante la successione per ricorrenza $u_1 = 2$, $u_{n+1} = \sqrt{6 + u_n}$. Sapendo che tutti i…

Una rete di server registra il tempo medio di latenza (in millisecondi) mediante la successione per ricorrenza $u_1 = 2$, $u_{n+1} = \sqrt{6 + u_n}$. Sapendo che tutti i termini generati sono positivi e strettamente minori di $3$, dimostra analizzando il segno di $u_{n+1}^2 - u_n^2$ che la successione è strettamente crescente.

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Il binomio di Newton

Per confrontare termini come $\left(1+\frac1n\right)^n$ serve sviluppare una potenza di un binomio. La formula del binomio di Newton dice che $(a+b)^n=\sum_{k=0}^{n}\binom{n}{k}a^{n-k}b^k$, dove il coefficiente binomiale è $\binom{n}{k}=\dfrac{n!}{k!\,(n-k)!}$ e $n!=n\cdot(n-1)\cdots 2\cdot 1$. I coefficienti si leggono anche nel triangolo di Tartaglia: ogni numero è la somma dei due sopra di lui (1 4 6 4 1 per $n=4$).

Torniamo a Lucia: due termini che crescono non provano nulla, serve una dimostrazione valida per ogni $n$.

In sintesi

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