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3° curso · Matemática
Números reales · Sucesiones

Sucesión creciente

Fátima, una estudiante de Encarnación, ahorra para un viaje a Caacupé: el primer mes guarda ₲400.000 y cada mes ₲200.000 más que el anterior. ¿Podés asegurar que, mes tras mes, siempre va a guardar más que antes, sin calcular los 100 primeros meses? Mirar unos cuantos términos no alcanza: en este apartado vas a demostrarlo para todo $n$.

El criterio de la diferencia

Una sucesión es una función de dominio $\mathbb{N}$ (recordá: así es como la definimos en el término general). Que sea creciente quiere decir que cada término supera al anterior.

Puntos de una sucesión representados en el plano donde cada punto consecutivo se sitúa a mayor altura que el anterior. cada punto queda por encima del anterior

La idea: si la diferencia $a_{n+1}-a_n$ es positiva para cualquier $n$, cada paso sube, y entonces toda la sucesión sube.

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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.

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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.

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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.

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Sucesiones aritméticas, recurrentes y comparaciones

En una progresión aritmética la diferencia es constante, así que el análisis es inmediato.

En una sucesión por recurrencia, la diferencia aparece directamente en la fórmula: si $a_{n+1} = a_n + \dfrac1n$, entonces $a_{n+1}-a_n = \dfrac1n > 0$ para todo $n\ge1$, sin necesidad de hallar el término general.

Cuando hay varias sucesiones y hay que identificar la creciente, calculá unos términos para sospechar y después justificá con la diferencia.

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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 $n$.

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Un estudiante decide ahorrar dinero para un viaje. El primer mes guarda $70\,000$ guaraníes, y cada mes sucesivo guarda $35\,000$ guaraníes más que el mes anterior.…

Un estudiante decide ahorrar dinero para un viaje. El primer mes guarda $70\,000$ guaraníes, y cada mes sucesivo guarda $35\,000$ guaraníes 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.

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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 $n \geq 1$.

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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: $x_n = -2n + 10$, $y_n = \frac{1}{n}$, $z_n = \frac{n+1}{n+2}$.

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El criterio del cociente

Cuando todos los términos son positivos, comparar es más cómodo dividiendo que restando.

¿Por qué? Si $a_n>0$, multiplicar la desigualdad $a_{n+1}>a_n$ por $\dfrac{1}{a_n}>0$ no cambia el sentido y da $\dfrac{a_{n+1}}{a_n}>1$.

Una aplicación típica: una planta de mandioca de $150$ cm que crece un $5\,\%$ por mes tiene $h_n = 150\cdot 1{,}05^n$, y $\dfrac{h_{n+1}}{h_n}=1{,}05>1$.

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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.

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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.

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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.

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Crecimiento acotado y gráficas

Una sucesión puede crecer siempre y, aun así, no pasar nunca de cierto valor. Fijate en $v_n = 10 - \dfrac{20}{n+1}$:

$v_{n+1}-v_n = -\dfrac{20}{n+2}+\dfrac{20}{n+1} = \dfrac{20}{(n+1)(n+2)}>0$.

Crece, pero como se resta una cantidad positiva, $vn<10$ siempre: nunca supera los $10$ m/s. Con la gráfica se ve cómo los puntos suben acercándose a una recta horizontal.

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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.

n (s) v (m/s) 0 5 10 0 5 10 v = 10 vn = 10 - 20/(n+1)
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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.

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Una empresa de tecnología prevé que sus beneficios mensuales (en miles de guaraníes) sigan la sucesión $B_n = 350\,000 - \frac{700\,000}{2^n}$. Probá matemáticamente que…

Una empresa de tecnología prevé que sus beneficios mensuales (en miles de guaraníes) sigan la sucesión $B_n = 350\,000 - \frac{700\,000}{2^n}$. Probá matemáticamente que los beneficios aumentan de un mes al siguiente.

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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.

n (min) T (°C) 0 5 10 0 65 120 T = 120 Tn = 120 - 90(0,75)^n
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Sucesiones con radicales

Esto amplía el programa de 3.er curso.

Con raíces, la diferencia $a_{n+1}-a_n$ no permite ver el signo a simple vista. Se resuelve multiplicando y dividiendo por el conjugado, usando $(A-B)(A+B)=A^2-B^2$.

Esquema de la diferencia de dos raíces consecutivas transformada en una fracción con numerador uno al multiplicar por el conjugado. c(n+1) − c(n) = (n+6) − (n+5) √(n+6) + √(n+5) = 1 √(n+6) + √(n+5) multiplicar y dividir por el conjugado quita la raíz de la resta

En recurrencias con raíz, como $u_{n+1}=\sqrt{6+u_n}$ con $u_n>0$, se puede comparar cuadrados: $u_{n+1}^2-u_n^2 = 6+u_n-u_n^2 = (3-u_n)(2+u_n)$. Si $0un$.

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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.

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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 $a_{n+1} - a_n$.

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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.

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Sucesiones con un parámetro

Esto amplía el programa de 3.er curso.

A veces se pide para qué valores de un parámetro la sucesión resulta creciente: se plantea $a_{n+1}-a_n>0$ (o cociente $>1$) y se despeja el parámetro.

Si el parámetro está dentro de una fracción, la diferencia depende de $n$ y hay que exigir el signo para todo $n\ge1$. Por ejemplo, en $a_n=\dfrac{n^2+k}{n}=n+\dfrac kn$: $a_{n+1}-a_n = 1-\dfrac{k}{n(n+1)}$, que es $>0$ si $k

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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 $a_{n+1} - a_n$.

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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.

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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 $ps - qr > 0$.

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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 $k < 2$.

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Crecer solo a partir de un término y sumas parciales

No siempre la sucesión crece desde el principio. Con factoriales, el cociente se simplifica mucho.

Una suma parcial $S_n=\sum_{i=1}^n \dfrac1{i^2}$ cumple $S_{n+1}-S_n=\dfrac1{(n+1)^2}>0$: siempre crece. Pero esa diferencia se achica a medida que $n$ aumenta, así que los saltos son cada vez menores.

Para $a_n=\left(1+\frac1n\right)^n$ los primeros términos son $a_1=2$, $a_2=2{,}25$, $a_3\approx2{,}37$: sube. Probarlo en general se hace desarrollando el binomio de Newton en $a_n$ y $a_{n+1}$ y comparando término a término (el de $a_{n+1}$ tiene un sumando más y cada sumando es mayor).

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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.

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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.

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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 $a_{n+1}$.

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Volvé al principio: el ahorro de Fátima es $a_n=200n+200$ (en miles de guaraníes) y $a_{n+1}-a_n=200>0$ para todo $n$, así que cada mes guarda más que el anterior, sin tener que calcular los términos uno por uno.

Resumen

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