Doğru seçenek C ’dir. Önce tanımı hatırlayalım: a 1=0 a n + 1 = a n + 1 a n + 3 1) Dizi hangi aralıkta kalıyor (sınırlılık)? İlk birkaç terimi bulalım: a 2 = a 1 + 1 a 1+3=0 + 1 0+3=1 3 Ardışık terimlerin, fonksiyonla üretildiğini yazalım: f ( x ) = x + 1 x + 3 Şimdi aralık kapanışını kontrol edelim: Eğer giriş 0 ≤ x ≤ 1 ise, uçlarda değerler f ( 0 ) = 1 3 f ( 1 ) = 2 4=1 2 Ayrıca artan olduğunu göstermek için türev alalım: f ′ ( x ) = ( x + 3 ) ⋅ 1 - ( x + 1 ) ⋅ 1 x + 3 2=2 x + 3 2 Buradan f ′ ( x ) > 0 olduğu için f artandır ve dolayısıyla 1 3 = f ( 0 ) ≤ f ( x ) ≤ f ( 1 ) = 1 2 Demek ki a 2=1 3 olduğundan itibaren tüm terimler 1 3 ≤ a n ≤ 1 2 aralığında kalır; yani dizi sınırlıdır. 2) Yakınsaklığı garanti edelim (büzülme). Türevin bu aralıkta üst sınırına bakalım: x ≥ 1 3 ⇒ x + 3 ≥ 10 3 ⇒ f ′ ( x ) = 2 x + 3 2 ≤ 2 10 3 2=18 100 < 1 Bu, fonksiyonun bu aralıkta büzülme olduğunu gösterir; dolayısıyla dizi bir limite yakınsar. 3) Limit L ise sabit nokta denklemini sağlar: L=L+1L + 3 Çarpıp düzenleyelim: L ( L + 3 ) = L + 1 L 2 + 3 L=L+1L 2 + 2 L - 1=0 Kökleri bulalım: L = - 2 ± 2 2 - 4 ⋅ 1 ⋅ ( - 1 ) 2 = - 2 ± 8 2 = - 1 ± 2 Olası limitler: L = - 1 + 2 L = - 1 - 2 4) Hangi kök seçilir? Dizi terimleri 1 3 ≤ a n ≤ 1 2 aralığında kaldığı için limit de bu aralıkta olmalıdır. Bu şartı sağlayan tek kök - 1+2=2 - 1 olur. Sonuç: lim n → ∞ a n=2−1
Doğru seçenek B’dir.
Önce tanımı hatırlayalım:
1) Dizi hangi aralıkta kalıyor (sınırlılık)? İlk birkaç terimi bulalım:
Ardışık terimlerin, fonksiyonla üretildiğini yazalım:
Şimdi aralık kapanışını kontrol edelim: Eğer giriş
0≤x≤1
ise, uçlarda değerler
f</mo><mn>0</mn><mo></mo><mn>0</mn><mo></mo><mn>0</mn><mo>=13 f</mo><mn>1</mn><mo></mo><mn>1</mn><mo></mo><mn>1</mn><mo>=24=12 Ayrıca artan olduğunu göstermek için türev alalım:
f′</mo><mi>x</mi><mo></mo><mi>x</mi><mo></mo><mi>x</mi><mo>=</mo><mi>x</mi><mo>+</mo><mn>3</mn><mo></mo><mi>x</mi><mo>+</mo><mn>3</mn><mo></mo><mi>x</mi><mo>+</mo><mn>3</mn><mo>⋅1-</mo><mi>x</mi><mo>+</mo><mn>1</mn><mo></mo><mi>x</mi><mo>+</mo><mn>1</mn><mo></mo><mi>x</mi><mo>+</mo><mn>1</mn><mo>⋅1x+32=2x+32 Buradan
f′</mo><mi>x</mi><mo></mo><mi>x</mi><mo></mo><mi>x</mi><mo>>0 olduğu için f artandır ve dolayısıyla
13=f</mo><mn>0</mn><mo></mo><mn>0</mn><mo></mo><mn>0</mn><mo>≤f</mo><mi>x</mi><mo></mo><mi>x</mi><mo></mo><mi>x</mi><mo>≤f</mo><mn>1</mn><mo></mo><mn>1</mn><mo></mo><mn>1</mn><mo>=12 Demek ki a2=13 olduğundan itibaren tüm terimler
13≤an≤12
aralığında kalır; yani dizi sınırlıdır.
2) Yakınsaklığı garanti edelim (büzülme). Türevin bu aralıkta üst sınırına bakalım:
x≥13⇒x+3≥103⇒f′</mo><mi>x</mi><mo></mo><mi>x</mi><mo></mo><mi>x</mi><mo>=2x+32≤21032=18100<1 Bu, fonksiyonun bu aralıkta büzülme olduğunu gösterir; dolayısıyla dizi bir limite yakınsar.
3) Limit L ise sabit nokta denklemini sağlar:
L=L+1L+3
Çarpıp düzenleyelim:
L</mo><mi>L</mi><mo>+</mo><mn>3</mn><mo></mo><mi>L</mi><mo>+</mo><mn>3</mn><mo></mo><mi>L</mi><mo>+</mo><mn>3</mn><mo>=L+1 L2+3L=L+1
L2+2L-1=0
Kökleri bulalım:
L=-2±22-4⋅1⋅</mo><mo>−</mo><mn>1</mn><mo></mo><mo>-</mo><mn>1</mn><mo></mo><mo>−</mo><mn>1</mn><mo>2=-2±82=-1±2 Olası limitler:
L=-1+2
L=-1-2
4) Hangi kök seçilir? Dizi terimleri
13≤an≤12
aralığında kaldığı için limit de bu aralıkta olmalıdır. Bu şartı sağlayan tek kök
-1+2=2-1
olur.
Sonuç:
limn→∞an=2-1