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Aufgabe:


Betrachten Sie folgende rekursive Folge \( \left(a_{n}\right) ; n \in \mathbb{N} \) und \( a_{1}=7 \) und
$$ a_{n+1}=\frac{1}{2}\left(a_{n}+\frac{7}{a_{n}}\right) $$

a) Berechnen Sie die Folgeglieder bis einschließlich \( a_{4} \)
b) Zeigen Sie, dass die Folge durch "0" nach unten beschränkt ist
c) Zeige Sie durch vollständige Induktion, dass die Folge monoton fallend ist. Zeigen Sie dafür zunächst, dass \( a_{n}^{2}-7 \geq 0 \) ist.
d) Berechnen Sie den Grenzwert der Folge

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Tipp: Vollständige Induktion

Sehr sinniger Kommentar.

Erstens wird die Frage    vlt ein Tipp wie man anfangen soll?     durch "bei a)"  beantwortet und nicht durch dein "bei c)" und zweitens ist deine grandiose Idee schon vom Aufgabensteller verraten worden.

Hast recht, das habe ich überlesen, sorry.

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a)

\(a_1\) ist gegeben. Damit ist$$a_2=\frac{1}{2}\left(a_1+\frac{7}{a_1}\right)=\frac{1}{2}\left(7+\frac{7}{7}\right)=4$$ analog geht das dann immer weiter.

b)

Du musst zeigen, dass \(0\leq a_n\) für alle \(n\in \mathbb{N}\) gilt. Das geht am besten induktiv:

Für \(n=1\) hast du \(a_{1}=7 \geq 0\).

Es exisitert also mindestens ein \(n\in \mathbb{N}\), das die Annahme erfüllt. Nun gehen wir zum Induktionsschritt über:$$0\leq a_{n+1}=\frac{1}{2}\left(a_{n}+\frac{7}{a_{n}}\right) \Leftrightarrow 0\leq a_n+\frac{7}{a_n} \Leftrightarrow 0\leq \underbrace{a_n^2}_{\geq 0}+7 $$ damit hast du die Beschränktheit induktiv bewiesen.

c)

Das überlasse ich mal dir, damit du auch mal einen Induktionsbeweis formulieren kannst.

d)

Ausgehend von den Sachen, die du in b) und c) gezeigt hast, kannst du nun, da wegen der Konvergenz \(\lim\limits_{n\to\infty}a_n=\lim\limits_{n\to\infty}a_{n+1}=a\) gelten muss, eine Fixpunktgleichung aufstellen. Die da lautet:$$a=\frac{1}{2}\left(a+\frac{7}{a}\right)$$ hierbei ist \(a\) der Grenzwert der Folge.

Avatar von 28 k

\(a_n^2\le0\) ?

Stimmt, gut gesehen. Habe es editiert.

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