viernes, 21 de septiembre de 2012

Problema del día. Algebra (16 de septiembre)

Se tiene una secuencia de $2012$ números racionales, que se generan de la siguiente manera:
El primer número es $1$, y a partir del segundo, si el número anterior de la secuencia es $x$, entonces el siguiente número es $x+\frac{1}{\left \lfloor x \right \rfloor}$ ( donde $\left \lfloor x \right \rfloor$ indica la parte entera de $x$). ¿Cuál es el último número de la secuencia?

26 comentarios:

  1. Tenemos el número entero $A$ , el siguiente número de la secuencia es $A+\frac{1}{A}$ , luego $A+\frac{1}{A}+\frac{1}{A}$ , es decir $A+\frac{2}{A}$ , después $A+\frac{3}{A}$ . Y algunos números después habrá $A+\frac{A-1}{A}$ y $A+\frac{A}{A}$ , este último sera el próximo entero.
    $\Rightarrow$ Hay $A$ números que comienzan con $A$. Es decir, hay un número que comienza con $1$ , dos números que comienzan con $2$ , tres números que comienza con $3$ y así sucesivamente.
    Vemos que al terminar los números que comienzan con $63$ , va a haber $2016$ números:
    $\frac{63\times64}{2}=2016$
    $\Rightarrow$ El número en la posición $2017$ es $64$ .
    Ahora buscamos los números anteriores hasta llegar al que esta en la posición $2012$ :
    $\bullet$ Posición $2016$ : $64-\frac{1}{63}$
    $\bullet$ Posición $2015$ : $64-\frac{2}{63}$
    $\bullet$ Posición $2014$ : $64-\frac{3}{63}$
    $\bullet$ Posición $2013$ : $64-\frac{4}{63}$
    $\bullet$ Posición $2012$ : $64-\frac{5}{63}$

    El último número de la secuencia es:
    $\boxed{64-\frac{5}{63} = \frac{4027}{63} = 63.920634920634\cdots}$
    Esto último fue solo para mostrar que el número es racional.

    ResponderBorrar
  2. Vemos que se tiene un patrón o algo que sabemos como se comportará, se tiene que los primeros términos de la secuencia son:
    $1, 2, \frac{5}{2}, 3, \frac{10}{3}, \frac{11}{3}, 4, \frac{17}{4}, \frac{18}{4}, \frac{19}{4}, 5, ...$
    De lo anterior obtenemos el "comportamiento" de la secuencia: $x, \frac{x^{2}+1}{x}, \frac{x^{2}+2}{x}, .., \frac{x^{2}+(x-1)}{x}, x+1$
    A continuación demuestro que eso se cumplirá:
    Tenemos la secuencia: $x\rightarrow x+\frac{1}{x}=\frac{x^{2}+1}{x}$
    Es fácil ver que:
    $x^{2}+1\equiv{1}\pmod{x}\Rightarrow \left\lfloor\frac{x^{2}+1}{x}\right\rfloor =\frac{x^{2}+1}{x}=x$. Entonces la secuencia se sigue:
    $x\rightarrow x+\frac{1}{x}=\frac{x^{2}}{x}\rightarrow\frac{x^{2}+1}{x}+\frac{1}{x}=\frac{x^{2}+2}{x},...$
    Seguiremos sumando $\frac{1}{x}$ de aqui demostramos que el "comportamiento" será:
    $x, \frac{x^{2}+1}{x}, \frac{x^{2}+2}{x}, .., \frac{x^{2}+(x-1)}{x}, x+1$ Q.E.D.
    Una vez demostrado el comportamiento, vemos ahora que los enteros aparecerán en orden consecutivo: $1, 2, 3, ..., n$ donde $n, (n-1)$ están separados por $(n-2)$ números no enteros.
    Ahora buscamos el entero que estará antes del número de la secuencia en la posición $2012$.
    Hasta el $1$ hay un número, hasta el $2$ hay $1+(0)+1$ números, Hasta el $3$ hay $1+(0)+1+(1)+1$ números,
    ...
    Hasta $k$ esta la cantidad más cercana a 2012 de términos, con ello calculamos $k$:
    $1+(0)+1+(1)+1+(2)+...+1+(k-2)+1=k+\frac{(k-2)(k-1)}{2}+1\leq 2012\Rightarrow\frac{(k-1)(k-2)}{2}\leq 2011\Rightarrow k=64$
    Este valor de $k$ se aproxima mucho a la posición $2012$, sustituimos valores y tenemos que $64$ es el:
    $64+\frac{(62)(63)}{2}=2017$-ésimo término de la secuencia, así que solo nos vamos hacia atrás:
    $2017$-ésimo término: $\frac{4032}{63}=64$, $2016$-ésimo término: $\frac{4031}{63}$
    ...
    $2012$-ésimo término: $\boxed{\frac{4027}{63}}$

    ResponderBorrar
  3. Tenemos que la secuencia es la siguiente:
    $1,1+\frac{1}{1},2+\frac{1}{2},2+\frac{2}{2},3+\frac{1}{3}...$ hasta el termino 2012.
    Me di cuenta que por cada numero entero hay la misma cantidad de términos.
    $\rigtharrow$ $2012=\frac{(n)(n+1)}{2}$, $2012*2=\frac{(n)(n+1)}$
    si sacamos la raíz aproximada de $4024$ vamos a encontrar el ultimo entero que escribimos en la secuencia.
    $\sqrt{4024}$ es $60>70$ buscamos las multiplicaciones:
    $61*61=3721$
    $62*62=3844$
    $63*63=3969$
    $64*64=4096$
    Los mas cercanos son $63$ y $64$, entonces vemos cuantos términos tiene cada uno.
    Términos con enteros hasta $63=63(32)=2016$
    Términos con enteros hasta $64=(32)65=2080$
    Tomamos el que mas se acerca que es $63$, entonces el termino $2017=64$, para llegar a $2012$ tenemos que restar $\frac{5}{63}$ a $64$, entonces queda que el termino $2012$ = $64-\frac{5}{63} = 63+\frac{58}{63} =\frac{4027}{63}$

    ResponderBorrar
  4. Correcto.
    Aunque sería bueno tener una explicación más formal de por qué hay para cada número la misma cantidad de términos (está bien, sólo que no muy explícito)

    ResponderBorrar
  5. http://s739.photobucket.com/albums/xx34/leo0_9506/Ommch/?action=view&current=CAM000921_zps5a4d78a4.jpg

    ResponderBorrar
  6. Correcto.
    Aunque sería bueno tener una explicación más formal de por qué en la partecita $n$ hay $n$ números (está bien, sólo que no muy explícito)
    Y no importa que no sea entero, es una secuencia de racionales.

    ResponderBorrar
  7. Veo que la secuencia tiene la siguiente forma:
    $1,2,2+\frac{1}{2},3,3+\frac{1}{3},3+\frac{2}{3},4,...$
    Entonces cada vez que aparecece un entero $n$ en la sucesion el siguiente termino entero de la sucesion sera el $2n$ ya que cuando aparece el entero $n$cada termino no entero despues de n es $\frac{1}{n}$ y al hacer esto n veces quedara $n+1$.Viendo esto si busco el entero mas cercano al termino $2012$ es $64$, que es el termino $2017$.
    Entonces el termino $2012$ sera $64-\frac{5}{63}=\frac{4027}{63}$

    ResponderBorrar
    Respuestas
    1. Correcto.
      No me queda claro lo que dices de que el siguiente entero es el $2n$, pero la solución es correcta.

      Borrar
  8. primero me fijo en los primeros numeros de la lista que seran:
    $1,2,\frac{5}{2},3,\frac{10}{3},\frac{11}{3},4,\frac{17}{4},\frac{18}{4},\frac{19}{4}, 5 \cdots$
    entonces nos podemos fijar que para un entero $X$ van a haber estos numeros $X,\frac{X^2+1}{X},frac\{X^2+2}{X}\cdots\frac{X^2+X}{X}=X+1\cdots$
    entonces van a haber 1 numero que "se base en el 1" van a haber 2 numeros que "se basen en el dos " y asi entonces buscamos un numero $n$ tal que $\frac{n(n+1)}{2}$ se aseruq lo mas a 2012 y ese seria 63 entonces el termino numero 2017 de esa lista seria 64 entonces ya es facil ir retrosediendo para ver cual fue el termino numero 2012
    termino 2016=$63+\frac{62}{63}$
    termino 2015=$63+\frac{61}{63}$
    $cdots$
    termino 2013=$63+\frac{59}{63}$
    termino 2012=$63+\frac{58}{63}$
    entonces el ultimo termino de la lista es $63+\frac{58}{63}$

    ResponderBorrar
  9. http://www.facebook.com/photo.php?fbid=389255831146237&set=a.389248274480326.91304.100001854706497&type=3&theater

    ResponderBorrar
  10. Tenemos el entero $n$
    El siguiente término será $n+\frac{1}{n}$, luego le seguirá $n+\frac{1}{n}+\frac{1}{n}=n+\frac{2}{n}$ y así sucesivamente hasta llegar a $n+\frac{n}{n}=n+1$.
    Luego, hay $n$ términos con parte entera $n$. De esta forma, hay un término con parte entera $1$, dos términos con parte entera $2$, tres términos con parte entera $3$ , etc.
    Tambien podemos ver que cada vez que llegamos al último término con parte entera $n$, es en el término $\frac{n(n+1)}{2}$.
    Luego vemos que no podemos construir $2012$ de esta forma, por lo tanto buscaremos el menor número mayor a 2012 que cumpla.
    Veámos dicho número como $2012+x$:
    $\frac{n(n+1)}{2}=2012+x$
    $n(n+1)=4024+2x$
    $n^2+n-4024-2x=0$
    $n=\frac{-1+\sqrt{1+4(4024+2x)}}{2}=\frac{-1+\sqrt{1+16096+8x)}}{2}=\frac{-1+\sqrt{16097+8x}}{2}$
    Luego vemos que la primera $y^2$ que satisface $16097+8x=y^2$ es $16129=127^2\Rightarrow x=\frac{16129-16097}{8}=4$.
    Por lo tanto el primer número que cumple es $2016=\frac{(63)(64)}{2}$.
    Luego, el término número $2016$ será $63+\frac{62}{63}$, por lo cual el término $2012$ será $63+\frac{58}{63}$.
    $\therefore$ El último término de la serie será el $\boxed{\frac{4027}{63}}$.

    ResponderBorrar
  11. http://www.facebook.com/photo.php?fbid=393209120749888&set=a.384382948299172.87730.100001824112299&type=3&theater

    ResponderBorrar
  12. Hacemos $a_1,a_2,...a_{2012}$ la secuencia. Los primeros números de la secuencia son:
    $a_1=1,$ $a_2=1+\frac{1}{1}=2,$ $a_3=2+\frac{1}{2},$ $a_4=(2+\frac{1}{2})+\frac{1}{2}=3,$ $a_5=3+\frac{1}{3},$ $a_6=(3+\frac{1}{3})+\frac{1}{3}=3+\frac{2}{3},$ $a_7=(3+\frac{2}{3})+\frac{1}{3}=4,$
    Vemos que hay un patrón, que es que si el número $a_x=k$ con k entero, $a_{x+k}=k+1$ ($a_{x+1}=k+\frac{1}{k},$ $a_{x+2}=(k+\frac{1}{k})+\frac{1}{k}=k+\frac{2}{k},$ $a_{x+3}=k+\frac{3}{k},$ $...,$ $a_{x+k}=k+\frac{k}{k}=k+1$).
    Con éste patrón vemos que $n=a_{1+(1+2+...+(n-1))}$ para n entero. La $a_i$ entera más cercana a $a_{2012}$ es $a_{1+(1+2+...62)}=a_{1954}$ ($n=63$) entonces $a_{1955}=63+\frac{1}{63},a_{1956}=63+\frac{2}{63},...,a_{2012}=63+\frac{58}{63}=\frac{4027}{63}$.

    ResponderBorrar
  13. primero medi cuenta de un patron 1,2,2+1/2,3,3+1/3,.....asi hasa el infinito entonces se que cuando llegue a donde x=n entonces va a ser n+1/n y se le va a estar sumando cada paso 1/n, asi consecutivamente hasta cuando llegue a n+n/n y va a lleguar hasta el numero de la secuencia 2012

    ResponderBorrar
    Respuestas
    1. El patrón está bien.
      Falta calcular el último término.

      Borrar
  14. Primero nos fijamos en que el $1$ estara en la primera posicion. El $2$ estara en la 2da. El $3$ en la 4ta. El $4$ en la 7ma y asi sucesivamente. Para saber en que posicion estara $n$ usamos $1+1+2+3+4+...+n=posicion$

    Luego busque al entero cuya posicion fuera mas cercana a la posicion 2012. Me salio que era $64$ y estaba en la posicion numero $2017$

    Como habia estado aumentando de $\frac{1}{63}$ supe que el numero que estaba en la posicion $2016$ era $63+\frac{62}{63}$
    $2015=63+\frac{61}{63}$
    $2014=63+\frac{60}{63}$
    $2013=63+\frac{59}{63}$
    $2012=63+\frac{58}{63}$

    ResponderBorrar
    Respuestas
    1. Falta explicar por qué se cumple el patrón de tu primer párrafo. El resto está correcto.

      Borrar
  15. perdon por tardar :$, esta fue mi semana de examenes parciales :S
    http://www.facebook.com/photo.php?fbid=4667998262182&set=a.4586100454788.189149.1360331970&type=3&theater

    ResponderBorrar
    Respuestas
    1. me aparece una I en este problema', ¿me falto algo por demostrar? o ¿porqué?

      Borrar
  16. Tenemos que empezamos con $1$ el siguiente termino de la función será: $1 + \frac{1}{1}\ = 2$
    El tercero: $2 + \frac{1}{2}\$
    De manera general, tenemos que hay 1 termino en la función que empieza con el uno, 2 con dos, 3 con tres....n números que empiezan con el número n.
    Vemos que una posición puede ser determinada por el cuadrado más cercano a esta, pues se define por la sumatoria de $\frac{(n)(n+1)}{2}\$ Siendo $64$ el cuadrado más cercano con 64 como el término número $2017$, entonces basta restar $\frac{5}{63}\$ Pues asi quitamos los terminos anteriores, llegando al termino 2012, que es el que buscabamos, por lo cual el termino pedido es
    $63 + \frac{58}{63}\$

    ResponderBorrar
    Respuestas
    1. Correcto.
      Aunque sería bueno tener una explicación más formal de por qué hay $n$ términos que empiezan con el número $n$

      Borrar