Algebra · real student question

Una sucesión cumple a(n) = 4a(n-1) - 4a(n-2) para todo entero n mayor o igual que 2, con a(0) = -2025 y a(1) = 2026. Sabiendo que a(2025) = b por 2^c para ciertas constantes b y c, hallar b/c.

Question

Una sucesión {an}\{a_n\} cumple

an=4an14an2(n2)a_n=4a_{n-1}-4a_{n-2}\qquad(n\ge 2)

con a1=2026a_1=2026 y a0=2025a_0=-2025.

Sabiendo que a2025=b2ca_{2025}=b\cdot 2^{c} para ciertas constantes bb y cc, hallar bc\dfrac{b}{c}.

Step-by-step solution

  1. Escribir la ecuación característica. Para una recurrencia lineal con coeficientes constantes, ensayar an=rna_n=r^n convierte la relación en una ecuación algebraica. Sustituyendo en an4an1+4an2=0a_n-4a_{n-1}+4a_{n-2}=0 y dividiendo entre rn2r^{n-2}:

    r24r+4=0    (r2)2=0    r=2 (raıˊz doble)r^2-4r+4=0\;\Longrightarrow\;(r-2)^2=0\;\Longrightarrow\;r=2\ \text{(raíz doble)}

  2. Usar la forma de la solución general para raíz repetida. Una raíz doble aporta una sola solución geométrica 2n2^n, así que la segunda solución independiente incorpora un factor nn:

    an=(A+Bn)2na_n=(A+Bn)\,2^{n}

    Este es el paso que más se falla: escribir A2n+B2nA\cdot 2^n+B\cdot 2^n colapsa en una única constante y no puede ajustar dos valores iniciales independientes.

  3. Ajustar las dos condiciones iniciales. Con n=0n=0:

    a0=(A+0)20=A=2025a_0=(A+0)\cdot 2^0=A=-2025

    Con n=1n=1:

    a1=(A+B)2=2026    A+B=1013    B=1013+2025=3038a_1=(A+B)\cdot 2=2026\;\Longrightarrow\;A+B=1013\;\Longrightarrow\;B=1013+2025=3038

    Así que an=(3038n2025)2na_n=(3038n-2025)\,2^{n}. Una comprobación rápida: a2=(60762025)4=16204a_2=(6076-2025)\cdot4=16204, y directamente 4a14a0=4(2026)4(2025)=162044a_1-4a_0=4(2026)-4(-2025)=16204. Coinciden.

  4. Evaluar en n=2025n=2025 y factorizar el coeficiente.

    a2025=(303820252025)22025=2025(30381)22025=2025303722025a_{2025}=(3038\cdot 2025-2025)\,2^{2025}=2025\,(3038-1)\,2^{2025}=2025\cdot 3037\cdot 2^{2025}

    Sacar el factor común 20252025 antes de multiplicar es lo que deja limpio el último paso: si se desarrolla primero aparece 6,149,9256{,}149{,}925, y luego habría que volver a dividirlo entre 20252025.

  5. Leer bb y cc y dividir. Comparando con a2025=b2ca_{2025}=b\cdot 2^{c} resulta b=20253037=6,149,925b=2025\cdot3037=6{,}149{,}925 y c=2025c=2025, de modo que

    bc=202530372025=3037\frac{b}{c}=\frac{2025\cdot 3037}{2025}=3037

    El factor 20252025 se cancela exactamente, que es justo la idea con la que se construyó el problema: la respuesta es B1=3037B-1=3037.

Answer

30373037

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