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Lección 16 — Sucesiones numéricas

Sucesión como función de dominio ℕ. Recurrencias, monotonía, acotación. Antesala de los límites.

Used in: 1.º ano do EM (15 anos) · Math B japonês (cap. 数列) · Calculus I — US — preview

(an)nN,an=f(n)(a_n)_{n \in \mathbb{N}}, \quad a_n = f(n)
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Rigorous notation, full derivation, hypotheses

Definición y propiedades

Cómo describir una sucesión

  1. Fórmula explícita (término general): an=2n+1a_n = 2n + 1 — términos 3,5,7,9,3, 5, 7, 9, \ldots
  2. Recurrencia: a1=1a_1 = 1, an+1=an+2a_{n+1} = a_n + 2 — mismo resultado.
  3. Descripción: "n-ésimo número primo" — 2,3,5,7,11,13,2, 3, 5, 7, 11, 13, \ldots (sin fórmula cerrada).

Monotonía

  • Creciente: an+1>anna_{n+1} > a_n \quad \forall n.
  • No decreciente: an+1ana_{n+1} \geq a_n.
  • Decreciente: an+1<ana_{n+1} < a_n.
  • Constante: an+1=ana_{n+1} = a_n.

Acotación

(an)(a_n) está acotada si existe M>0M > 0 con anM|a_n| \leq M para todo nn. Acotada superiormente si anM+a_n \leq M_+; inferiormente si anMa_n \geq M_-.

Convergencia intuitiva (formalizada en la Lección 19)

(an)(a_n) converge a LL si "ana_n se aproxima arbitrariamente a LL cuando nn es grande". Formalmente (Lección 41 — Trim 5): limnan=L    \eps>0,N:nNanL<\eps\lim_{n \to \infty} a_n = L \iff \forall \eps > 0, \exists N : n \geq N \Rightarrow |a_n - L| < \eps

Sucesiones famosas

NombreDefiniciónTérminos
Naturalesan=na_n = n1,2,3,1, 2, 3, \ldots
Cuadradosan=n2a_n = n^21,4,9,16,1, 4, 9, 16, \ldots
Armónicaan=1/na_n = 1/n1,1/2,1/3,1, 1/2, 1/3, \ldots
FibonacciFn+2=Fn+1+FnF_{n+2} = F_{n+1} + F_n, F1=F2=1F_1 = F_2 = 11,1,2,3,5,8,13,1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, \ldots
Geométricaan=qna_n = q^nq,q2,q3,q, q^2, q^3, \ldots

Exercise list

35 exercises · 8 with worked solution (25%)

Application 16Understanding 18Modeling 1
  1. Ex. 16.1Application
    Escribe los 5 primeros términos de an=2n+1a_n = 2n + 1.
  2. Ex. 16.2Application
    Escribe los 5 primeros términos de an=(1)n/na_n = (-1)^n / n.
  3. Ex. 16.3ApplicationAnswer key
    Escribe los 5 primeros términos de an=n2na_n = n^2 - n.
  4. Ex. 16.4Application
    Encuentra el término general de 1,3,5,7,9,1, 3, 5, 7, 9, \ldots
  5. Ex. 16.5Application
    Encuentra el término general de 2,5,10,17,26,2, 5, 10, 17, 26, \ldots (Pista: n2+1n^2 + 1.)
  6. Ex. 16.6Application
    Encuentra el término general de 1/2,1/4,1/8,1/16,1/2, 1/4, 1/8, 1/16, \ldots
  7. Ex. 16.7Application
    Encuentra el término general de 1,1,1,1,1,-1, 1, -1, 1, -1, \ldots
  8. Ex. 16.8Application
    Calcula a20a_{20} para an=3n1a_n = 3n - 1.
  9. Ex. 16.9Application
    ¿Para qué nn vale an=100a_n = 100 si an=2n4a_n = 2n - 4? (Resp.: n=52n = 52.)
  10. Ex. 16.10ApplicationAnswer key
    ¿Cuántos términos de la sucesión an=5n1a_n = 5n - 1 son menores que 200?
  11. Ex. 16.11Application
    Sucesión: a1=2a_1 = 2, an+1=3an+1a_{n+1} = 3 a_n + 1. Calcula los 5 primeros términos.
  12. Ex. 16.12Application
    Fibonacci: F1=F2=1F_1 = F_2 = 1, Fn+2=Fn+1+FnF_{n+2} = F_{n+1} + F_n. Calcula hasta F10F_{10}.
  13. Ex. 16.13Application
    Sucesión: a1=1a_1 = 1, an+1=an+2na_{n+1} = a_n + 2n. Calcula hasta a5a_5.
  14. Ex. 16.14Application
    Demuestra que la sucesión de Fibonacci satisface Fn2Fn1Fn+1=(1)n1F_n^2 - F_{n-1} F_{n+1} = (-1)^{n-1} (identidad de Cassini).
  15. Ex. 16.15Application
    Encuentra una fórmula explícita para a1=1a_1 = 1, an+1=2ana_{n+1} = 2 a_n. (Geométrica.)
  16. Ex. 16.16Application
    Sucesión: a1=5a_1 = 5, an+1=an2a_{n+1} = a_n - 2. ¿Término general?
  17. Ex. 16.17Understanding
    Demuestra por inducción que an=2n1a_n = 2^n - 1 satisface a1=1a_1 = 1, an+1=2an+1a_{n+1} = 2 a_n + 1.
  18. Ex. 16.18UnderstandingAnswer key
    Sucesión a1=1a_1 = 1, an+1=(an+2/an)/2a_{n+1} = (a_n + 2/a_n)/2 (iteración de Newton para 2\sqrt 2). Calcula a2,a3,a4a_2, a_3, a_4. Compara con 21,4142\sqrt 2 \approx 1{,}4142.
  19. Ex. 16.19Understanding
    Demuestra que la sucesión an+1=an22a_{n+1} = a_n^2 - 2 con a1=3a_1 = 3 explota (va a infinito).
  20. Ex. 16.20Understanding
    Modela la sucesión "número de parejas de conejos en el nn-ésimo mes" (Fibonacci) y justifica la recurrencia.
  21. Ex. 16.21Understanding
    Demuestra que an=(n+1)/na_n = (n+1)/n es decreciente y está acotada inferiormente por 1.
  22. Ex. 16.22Understanding
    Demuestra que an=21/na_n = 2 - 1/n es creciente y está acotada superiormente por 2.
  23. Ex. 16.23Understanding
    ¿La sucesión an=(1)nna_n = (-1)^n n está acotada? ¿Es creciente?
  24. Ex. 16.24UnderstandingAnswer key
    Demuestra que an=1/n2a_n = 1/n^2 es decreciente y está acotada por 1.
  25. Ex. 16.25Understanding
    ¿Para qué nn vale an=1/n<0,001a_n = 1/n < 0{,}001?
  26. Ex. 16.26Understanding
    Demuestra que an=(1+1/n)na_n = (1 + 1/n)^n es creciente. (Difícil — vista previa del número ee.)
  27. Ex. 16.27UnderstandingAnswer key
    ¿La sucesión an=sin(n)a_n = \sin(n) está acotada? ¿Es convergente?
  28. Ex. 16.28UnderstandingAnswer key
    Para la sucesión an=n/(n+1)a_n = n/(n+1), calcula a partir de qué nn se cumple an>0,99a_n > 0{,}99.
  29. Ex. 16.29Understanding
    ¿A qué valor "se aproxima" an=1/na_n = 1/n cuando nn \to \infty?
  30. Ex. 16.30Understanding
    ¿A qué valor "se aproxima" an=(n+5)/na_n = (n + 5)/n cuando nn \to \infty? (Resp.: 11.)
  31. Ex. 16.31Understanding
    ¿La sucesión an=(1)na_n = (-1)^n converge? Justifica intuitivamente.
  32. Ex. 16.32Understanding
    ¿A qué valor se aproxima an=(3n2+2)/(n2+1)a_n = (3n^2 + 2)/(n^2 + 1)?
  33. Ex. 16.33Understanding
    ¿La sucesión an=2na_n = 2^n es convergente?
  34. Ex. 16.34UnderstandingAnswer key
    ¿A qué se aproxima la sucesión an=(1/2)na_n = (1/2)^n?
  35. Ex. 16.35ModelingAnswer key
    Modela la temperatura de un café que se enfría: Tn=900,9n+25T_n = 90 \cdot 0{,}9^n + 25 cada minuto. ¿A qué valor tiende?

Fuentes de esta lección

Updated on 2026-04-30 · Author(s): Clube da Matemática

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