Sucesión decreciente
Un mate se enfría en la mesa, un auto pierde valor cada año, una pelota rebota cada vez menos. En todos estos procesos cada término es menor que el anterior. Igual que con las sucesiones crecientes, acá no alcanza con observarlo: vas a demostrarlo para todos los valores de $n$. Y al final vas a volver a la pelota que rebota para ver por qué su altura siempre baja.
El criterio de la diferencia
Calcular unos pocos términos sirve para sospechar el comportamiento, pero no para probarlo. Para probarlo estudiamos el signo de $a_{n+1}-a_n$ con $n$ cualquiera.
Dadas las siguientes sucesiones definidas por su término general, identifica cuáles son estrictamente decrecientes calculando empíricamente sus cuatro primeros términos:…
Dadas las siguientes sucesiones definidas por su término general, identifica cuáles son estrictamente decrecientes calculando empíricamente sus cuatro primeros términos: $a_n = 5 - 2n$, $b_n = n^2 - 4$, $c_n = \frac{1}{2^n}$, $d_n = (-1)^n \cdot n$.
Demuestra, analizando el signo de la diferencia $a_{n+1} - a_n$, que la sucesión polinómica de término general $a_n = -4n + 7$ es estrictamente decreciente para todo…
Demuestra, analizando el signo de la diferencia $a_{n+1} - a_n$, que la sucesión polinómica de término general $a_n = -4n + 7$ es estrictamente decreciente para todo número natural $n$.
Indica si la siguiente afirmación es verdadera o falsa y justifica tu respuesta con un contraejemplo numérico: "Toda sucesión cuyos términos son todos negativos es…
Indica si la siguiente afirmación es verdadera o falsa y justifica tu respuesta con un contraejemplo numérico: "Toda sucesión cuyos términos son todos negativos es obligatoriamente una sucesión decreciente".
Sucesiones lineales, racionales y con parámetro
Para $a_n=-4n+7$: $a_{n+1}-an=-4<0$. En general, una sucesión $a_n = pn+q$ es decreciente cuando $p<0$.
Si hay un parámetro, planteá $a_{n+1}-an<0$, simplificá y pedí que se cumpla para todo $n\ge1$. Por ejemplo, para $a_n=-kn^2+8n-3$ resulta $a_{n+1}-a_n=-k(2n+1)+8$, que es negativo si $k>\dfrac{8}{2n+1}$. Como $\dfrac{8}{2n+1}$ es mayor para $n=1$, alcanza con exigirlo allí: $k>\dfrac{8}{3}$.
Comprueba si la sucesión racional $b_n = \frac{3}{n+2}$ es decreciente. Para ello, plantea la expresión $b_{n+1} - b_n$ y determina si el resultado es menor o igual a…
Comprueba si la sucesión racional $b_n = \frac{3}{n+2}$ es decreciente. Para ello, plantea la expresión $b_{n+1} - b_n$ y determina si el resultado es menor o igual a cero para cualquier $n \ge 1$.
Un alpinista desciende por una montaña a un ritmo constante. Su altitud en metros al final de cada hora $n$ de trayecto viene modelizada por la sucesión…
Un alpinista desciende por una montaña a un ritmo constante. Su altitud en metros al final de cada hora $n$ de trayecto viene modelizada por la sucesión $h_n = 3500 - 150n$. Demuestra analíticamente que la sucesión de altitudes $(h_n)$ es estrictamente decreciente.
Demuestra que la sucesión de término general $a_n = \frac{2n+5}{3n+1}$ es estrictamente decreciente. Para ello, plantea la desigualdad $a_{n+1} < a_n$, opera…
Demuestra que la sucesión de término general $a_n = \frac{2n+5}{3n+1}$ es estrictamente decreciente. Para ello, plantea la desigualdad $a_{n+1} < a_n$, opera algebraicamente y llega a una afirmación que sea cierta para todo $n \ge 1$.
Dada la sucesión polinómica $a_n = -kn^2 + 8n - 3$, determina el conjunto de valores que debe tomar el parámetro real $k$ para garantizar que la sucesión sea…
Dada la sucesión polinómica $a_n = -kn^2 + 8n - 3$, determina el conjunto de valores que debe tomar el parámetro real $k$ para garantizar que la sucesión sea estrictamente decreciente para todo $n \ge 1$.
Encuentra la condición matemática rigurosa que debe cumplir el parámetro real $p$ para que la sucesión racional $a_n = \frac{pn+4}{2n+3}$ sea estrictamente decreciente…
Encuentra la condición matemática rigurosa que debe cumplir el parámetro real $p$ para que la sucesión racional $a_n = \frac{pn+4}{2n+3}$ sea estrictamente decreciente en todo su dominio natural $n \ge 1$.
El criterio del cociente
Una progresión geométrica de términos positivos es decreciente cuando su razón cumple $0 Utiliza el criterio del cociente $\frac{a_{n+1}}{a_n}$ para demostrar que la sucesión geométrica de términos positivos $a_n = \left(\frac{3}{4}\right)^n$ es estrictamente decreciente. Una máquina industrial pierde cada año un $12\%$ de su valor respecto al año inmediatamente anterior. Si su valor inicial de compra es de $1\,800\,000$ pesos, encontrá la expresión del término general $V_n$ que indica su valor luego de $n$ años y demostrá matemáticamente que la sucesión $(V_n)$ es decreciente. Se deja caer una pelota de goma desde una altura inicial de $5$ metros. En cada rebote sucesivo, la pelota alcanza una altura igual a los $\frac{3}{4}$ de la altura máxima del rebote anterior. Sea $h_n$ la altura máxima alcanzada tras el $n$-ésimo impacto con el suelo. Escribe el término general de la sucesión y demuestra que es estrictamente decreciente. La temperatura en grados Celsius de una pieza de metal que se enfría en una sala a temperatura ambiente viene dada por la sucesión $T_n = 20 + 80 \cdot (0,85)^n$, donde $n$ representa el tiempo transcurrido en minutos. Demuestra que $(T_n)$ es una sucesión decreciente y calcula algebraicamente la expresión del descenso de temperatura exacto que ocurre entre el minuto $n$ y el minuto $n+1$.Utiliza el criterio del cociente $\frac{a_{n+1}}{a_n}$ para demostrar que la sucesión geométrica de términos positivos $a_n = \left(\frac{3}{4}\right)^n$ es…
Una máquina industrial pierde cada año un $12\%$ de su valor respecto al año inmediatamente anterior. Si su valor inicial de compra es de $1\,800\,000$ pesos, encontrá…
Se deja caer una pelota de goma desde una altura inicial de $5$ metros. En cada rebote sucesivo, la pelota alcanza una altura igual a los $\frac{3}{4}$ de la altura…
La temperatura en grados Celsius de una pieza de metal que se enfría en una sala a temperatura ambiente viene dada por la sucesión $T_n = 20 + 80 \cdot (0,85)^n$, donde…
Decreciente a partir de un término
Algunas sucesiones no son decrecientes desde el principio: suben un tiempo y después bajan para siempre. Hay que ubicar desde qué posición cambia el comportamiento.
Con factoriales o potencias, el cociente suele ser más cómodo. Para $b_n=\dfrac{5^n}{n!}$:
$\dfrac{b_{n+1}}{b_n}=\dfrac{5^{n+1}}{(n+1)!}\cdot\dfrac{n!}{5^n}=\dfrac{5}{n+1}$, que es menor que 1 cuando $n+1>5$, es decir $n>4$. Los primeros términos son $5;\ 12{,}5;\ 20{,}83;\ 26{,}04;\ 26{,}04;\ 21{,}70$: entre $b_4$ y $b_5$ hay igualdad, y la sucesión es estrictamente decreciente desde $n=5$.
Calcula los cinco primeros términos de la sucesión cuadrática $c_n = -n^2 + 6n$. ¿Es una sucesión decreciente desde el primer término? Determina a partir de qué valor de…
Calcula los cinco primeros términos de la sucesión cuadrática $c_n = -n^2 + 6n$. ¿Es una sucesión decreciente desde el primer término? Determina a partir de qué valor de $n$ la sucesión comienza a ser estrictamente decreciente.
Considera la sucesión que combina una potencia y un factorial $b_n = \frac{5^n}{n!}$. Calcula sus primeros seis términos y observa su comportamiento. Utilizando el…
Considera la sucesión que combina una potencia y un factorial $b_n = \frac{5^n}{n!}$. Calcula sus primeros seis términos y observa su comportamiento. Utilizando el criterio del cociente, determina analíticamente a partir de qué valor exacto de $n$ la sucesión se vuelve estrictamente decreciente.
Estudia la monotonía de la sucesión $d_n = \frac{(-1)^n}{n}$. ¿Es una sucesión decreciente? Define una nueva sucesión $e_n = |d_n|$ tomando el valor absoluto de cada…
Estudia la monotonía de la sucesión $d_n = \frac{(-1)^n}{n}$. ¿Es una sucesión decreciente? Define una nueva sucesión $e_n = |d_n|$ tomando el valor absoluto de cada término y demuestra paso a paso que $(e_n)$ sí es una sucesión estrictamente decreciente.
Sean $(u_n)$ y $(v_n)$ dos sucesiones de números reales estrictamente positivos. Si se sabe que $(u_n)$ es estrictamente decreciente y $(v_n)$ también es estrictamente…
Sean $(u_n)$ y $(v_n)$ dos sucesiones de números reales estrictamente positivos. Si se sabe que $(u_n)$ es estrictamente decreciente y $(v_n)$ también es estrictamente decreciente, demuestra algebraicamente que la sucesión producto definida por $w_n = u_n \cdot v_n$ es, a su vez, estrictamente decreciente.
Sucesiones recurrentes
Cuando la sucesión se da por recurrencia, $a_{n+1}=f(a_n)$, muchas veces se ve el signo de $a_{n+1}-a_n$ directamente. Si $a_{n+1}=a_n-\dfrac{1}{n}$, entonces $a_{n+1}-an=-\dfrac{1}{n}<0$ para todo $n\ge1$: es estrictamente decreciente.
Si no se ve, se usa inducción completa: se prueba la propiedad para el primer caso y se demuestra que, si vale para $n$, vale para $n+1$.
Una sucesión viene dada en forma recurrente por el primer término $a_1 = 15$ y la ley de formación $a_{n+1} = a_n - \frac{1}{n}$. Justifica matemáticamente por qué esta…
Una sucesión viene dada en forma recurrente por el primer término $a_1 = 15$ y la ley de formación $a_{n+1} = a_n - \frac{1}{n}$. Justifica matemáticamente por qué esta sucesión es estrictamente decreciente para todo $n \ge 1$.
En un reactor químico, la concentración $C_n$ de un isótopo radiactivo tras $n$ horas viene dada por la relación de recurrencia $C_1 = 100$ y…
En un reactor químico, la concentración $C_n$ de un isótopo radiactivo tras $n$ horas viene dada por la relación de recurrencia $C_1 = 100$ y $C_{n+1} = 0,5 \cdot C_n + 10$. Demuestra mediante el principio de inducción matemática que $C_{n+1} < C_n$ para todo $n \ge 1$, concluyendo que la secuencia de concentraciones es estrictamente decreciente.
El método babilónico para aproximar el valor de $\sqrt{3}$ genera una sucesión definida por $x_1 = 2$ y la recurrencia…
El método babilónico para aproximar el valor de $\sqrt{3}$ genera una sucesión definida por $x_1 = 2$ y la recurrencia $x_{n+1} = \frac{1}{2} \left( x_n + \frac{3}{x_n} \right)$. Sabiendo que todos los términos de la sucesión cumplen que $x_n > \sqrt{3}$, demuestra analíticamente que $x_{n+1} < x_n$ para todo $n \ge 1$, probando así que la sucesión de aproximaciones es estrictamente decreciente.
Radicales, logaritmos y acotación
Con logaritmos conviene usar las propiedades. Para $a_n=\ln\dfrac{n+1}{n+2}$ vale $a_{n+1}-a_n=\ln\dfrac{(n+2)^2}{(n+1)(n+3)}$, y como $(n+2)^2>(n+1)(n+3)$ el argumento es mayor que 1 y la diferencia es positiva: esa $a_n$ es creciente. Todos sus términos son negativos (la fracción es menor que 1), así que las sumas parciales $S_n=a_1+\dots+a_n$ decrecen (cada paso suma un número negativo), y además se telescopan: $S_n=\ln\dfrac{2}{3}+\ln\dfrac{3}{4}+\dots+\ln\dfrac{n+1}{n+2}=\ln\dfrac{2}{n+2}$. Fijate siempre en el signo antes de concluir.
Sumas parciales de una geométrica
Para escribir en forma cerrada una suma como $\sum_{i=1}^n \dfrac{1}{3^i}$ usamos la suma de los primeros $n$ términos de una progresión geométrica de primer término $a_1$ y razón $r\neq1$:
$$S_n = a_1\cdot\frac{1-r^n}{1-r}$$¿Por qué? Al restar $S_n - r\,S_n$ se cancelan todos los términos menos el primero y el último, y queda $a_1(1-r^n)$.
Demuestra que la sucesión construida mediante radicales $c_n = \sqrt{n+2} - \sqrt{n}$ es estrictamente decreciente. Multiplica y divide por la expresión conjugada antes…
Demuestra que la sucesión construida mediante radicales $c_n = \sqrt{n+2} - \sqrt{n}$ es estrictamente decreciente. Multiplica y divide por la expresión conjugada antes de analizar si $c_{n+1} < c_n$.
Considera la sucesión de sumas parciales $S_n = \sum_{i=1}^n \frac{1}{3^i}$. Sea $E_n = \frac{1}{2} - S_n$ la sucesión que mide la distancia entre $S_n$ y el límite…
Considera la sucesión de sumas parciales $S_n = \sum_{i=1}^n \frac{1}{3^i}$. Sea $E_n = \frac{1}{2} - S_n$ la sucesión que mide la distancia entre $S_n$ y el límite teórico de la serie infinita. Demuestra que $(E_n)$ es una sucesión estrictamente decreciente y exprésala de forma cerrada en función de $n$.
Estudia el crecimiento o decrecimiento de la sucesión logarítmica $a_n = \ln\left(\frac{n+1}{n+2}\right)$. A continuación, demuestra que la sucesión de las sumas…
Estudia el crecimiento o decrecimiento de la sucesión logarítmica $a_n = \ln\left(\frac{n+1}{n+2}\right)$. A continuación, demuestra que la sucesión de las sumas parciales $S_n = a_1 + a_2 + \dots + a_n$ es estrictamente decreciente y encuentra una expresión algebraica simplificada para $S_n$ aplicando las propiedades de los logaritmos.
Considera la sucesión definida por $a_n = \frac{3^n + 2}{3^n}$. Demuestra que está acotada inferiormente por $1$ y que es estrictamente decreciente. Finalmente,…
Considera la sucesión definida por $a_n = \frac{3^n + 2}{3^n}$. Demuestra que está acotada inferiormente por $1$ y que es estrictamente decreciente. Finalmente, determina a partir de qué valor de $n$ la diferencia entre dos términos consecutivos es menor en valor absoluto que $10^{-4}$.
Sea la sucesión definida por $a_n = \frac{n^n}{n! \cdot e^n}$. Sabiendo que se cumple la desigualdad $\left(1 + \frac{1}{n}\right)^n < e$ para cualquier número natural…
Sea la sucesión definida por $a_n = \frac{n^n}{n! \cdot e^n}$. Sabiendo que se cumple la desigualdad $\left(1 + \frac{1}{n}\right)^n < e$ para cualquier número natural $n$, demuestra mediante el criterio del cociente que $(a_n)$ es una sucesión estrictamente decreciente.
Vuelta al principio: si una pelota pierde el $20\,\%$ de su altura en cada rebote, $h_n = h_0 \cdot 0{,}8^n$ y $\dfrac{h_{n+1}}{h_n} = 0{,}8 < 1$ con términos positivos: cada rebote es más bajo que el anterior.