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Folgendarstellung: Frage
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 15:00 So 14.11.2004
Autor: Fry

Hallo ;) !

Ich suche eine explizite Darstellung dieser Folge:
[mm] a_1 [/mm] = a, a>0 und [mm] a_n+1 [/mm]  = [mm] 1/2*(a_n [/mm] + [mm] a/a_n) [/mm]

Kann mir jemand helfen ? Ich kann irgendwie kein Muster erkennen..
Vielen Dank im Voraus :).

[mm] a_1=a [/mm]
[mm] a_2=(a+1)/2 [/mm]
[mm] a_3=(a²+4a+1)/(4(a+1)) [/mm]
...

        
Bezug
Folgendarstellung: Hinweis
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 16:30 So 14.11.2004
Autor: Micha

Hallo Fry!

Vielleicht als Tipp: Hinter deiner Folge verbirgt sich der sogenannte Heronverfahren zum ziehen von Quadratwurzeln. (siehe auch hier: []http://de.wikipedia.org/wiki/Heronverfahren)

Das gibt dir schon ein paar Informationen mehr, denke ich denn du weisst, dass der Grenzwert [mm] $\sqrt{a}$ [/mm] ist.

Für die explizite Form muss die ganze Geschichte ja in Abhängigkeit von n gebracht werden... Ich überleg mir da noch was.

Gruß Micha ;-)

Bezug
                
Bezug
Folgendarstellung: Mitteilung
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 17:53 So 14.11.2004
Autor: Fry

Hallo Hathorman !

Danke für deinen Einsatz :),

möglicherweise braucht man diese explizite Darstellung nicht. Es geht nämlich eigentlich darum, Monotonie, Beschränktheit und den Grenzwert sqrt(2) zu beweisen.

Bisher bin ich allerdings stets von einer expliziten Darstellung ausgegangen. Mit dieser rekursiven Schreibweise hab ich Probleme...
Vorschläge,wie das möglicherweise angehen könnte ?



Bezug
                
Bezug
Folgendarstellung: Meine Lösung
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 19:53 So 14.11.2004
Autor: Fry

Hallo Hathorman !

Danke für deinen Einsatz :),

möglicherweise braucht man diese explizite Darstellung nicht. Es geht nämlich eigentlich darum, Monotonie, Beschränktheit und den Grenzwert sqrt(2) zu beweisen.

Bisher bin ich allerdings stets von einer expliziten Darstellung ausgegangen. Mit dieser rekursiven Schreibweise hab ich Probleme...
Vorschläge,wie das möglicherweise angehen könnte ?

*Update*
Habe einige Lösungen gefunden:
Grenzwert g:
g = 0,5*(g+a/g)
g = sqrt(2)

Beschränktheit:
b < [mm] a_n [/mm]
=> b < [mm] a_n+1 [/mm]
=> b < [mm] 0,5*a_n [/mm] + [mm] 0,5*a/a_n [/mm]
<=> 0 < [mm] 0,5*a_n^2 [/mm] + [mm] b*a_n [/mm] + 0,5*a

Die Aussage stimmt,da [mm] a_1=a [/mm] > 0 ist und die "Folgenvorschrift"
keine Subtraktion enthält.

Monotonie:

über vollständige Induktion:
[mm] a_n+1 [/mm] < [mm] a_n+2 [/mm]

Induktionsanfang n=1:
[mm] a_2 [/mm] = 0,5*(a+1)
[mm] a_3 [/mm] = 1/4*(a+1) + a/(a+1)

Es müsste also gelten:
0,5*(a+1) > 1/4*(a+1) + a/(a+1)
<=>....
<=> [mm] (a-1)^2 [/mm] > 0

Diese Aussage stimmt für alle a.

Induktionsschritt von n+1 -> n+2:
Habe in die Gleichung
[mm] a_n+1 [/mm] > [mm] a_n+2 [/mm] die Terme für [mm] a_n+1 [/mm] eingesetzt.
Mit Umformungen gelangt man dann zu:
[mm] (a_n [/mm] - [mm] a/a_n)² [/mm] > 0
Die Aussage stimmt für alle [mm] a_n [/mm] und a.

Ist denn eine richtige Induktion ?...habe gar keine Induktionsvoraussetzung gebraucht.

Gruß
Fry



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Bezug
Folgendarstellung: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 19:55 So 14.11.2004
Autor: Micha

Hallo Fry!

Also nachdem gezeigt ist, was du überhaupt haben willst können wir ja loslegen:

Ich fange mal hinten an und sage, wenn die Folge konvergent ist, dann sei der Grenzwert z.

Dann ist [mm] $\lim a_{n+1} [/mm] = [mm] \lim a_n [/mm] = z$ und

$z = 1/2 (z + [mm] \frac{a}{z})$ [/mm]
[mm] $\gdw [/mm] z = [mm] \frac{z}{2} [/mm] + [mm] \frac{a}{2z}$ [/mm]
[mm] $\gdw \frac{z}{2} [/mm] = [mm] \frac{a}{2z}$ [/mm]
[mm] $\gdw \frac{z^2}{2} [/mm] = [mm] \frac{a}{2}$ [/mm]
[mm] $\gdw z^2 [/mm] = a$
[mm] $\Rightarrow [/mm] z = [mm] \sqrt{a}$ [/mm]

Also ist der Grenzwert wenn er existiert [mm] $\sqrt{a}$ [/mm]

BLeibt zu zeigen: Monotonie und Beschränktheit.

Zur Monotonie:

[mm]a_{n+1} = 1/2 (a_n + \frac{a}{a_n} ) \left\{\begin{matrix} \le 1/2 (a_n + a_n) = a_n, & \mbox{wenn }a_n^2 \ge a \\ \ge 1/2(a_n + a_n) = a_n & \mbox{wenn }a_n^2 \le a \\ \end{matrix}\right. [/mm]

Also für [mm] $a_n^2 \le [/mm] a$ ist die Folge monoton wachsend, für [mm] $a_n^2 \ge [/mm] a$ ist sie monoton fallend.
(ich war mir hier etwas unsicher, rechne das bitte nochmal nach)

Zur Beschränktheit:

Das zeigst du mit vollständiger Induktion über n. Das sollte nicht so schwer sein, du musst aber wie bei der Monotonie eine kleine Fallunterscheidung einbauen. ;-)

Ich glaub das sind erstmal genug Tipps.

Viel Erfolg,
Micha ;-)

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