Algebra · real student question

สูตรอาหารใช้ซอส 105 มิลลิลิตรในวันที่ 1 และ 85 มิลลิลิตรในวันที่ 2 ตั้งแต่วันที่ 3 เป็นต้นไป ปริมาณที่ใช้ในแต่ละวันเป็นค่าเฉลี่ยของปริมาณที่ใช้ในสองวันก่อนหน้า จงหาส่วนจำนวนเต็มของปริมาณที่ใช้ในวันที่ 19

Question

สูตรอาหารใช้ซอส 105105 มล. ในวันที่ 11 และ 8585 มล. ในวันที่ 22 ตั้งแต่วันที่ 33 เป็นต้นไป ปริมาณที่ใช้ในแต่ละวันเป็น ค่าเฉลี่ยของสองวันก่อนหน้า

a1=105,a2=85,an=an1+an22  (n3)a_1=105,\qquad a_2=85,\qquad a_n=\frac{a_{n-1}+a_{n-2}}{2}\ \ (n\ge3)

ส่วนจำนวนเต็มของ a19a_{19} เป็นเท่าใด

Step-by-step solution

  1. ทำงานกับผลต่าง ไม่ใช่กับตัวพจน์ เอา an1a_{n-1} ลบออกจากความสัมพันธ์เวียนเกิด จะได้

    anan1=an1+an22an1=an1an22a_n-a_{n-1}=\frac{a_{n-1}+a_{n-2}}{2}-a_{n-1}=-\frac{a_{n-1}-a_{n-2}}{2}

    ผลต่างแต่ละช่วงจึงเป็น 12-\tfrac12 เท่าของผลต่างก่อนหน้าพอดี การเปลี่ยนความสัมพันธ์เวียนเกิดสองพจน์ให้เป็นแบบเรขาคณิตพจน์เดียว คือสิ่งที่ทำให้ไปถึงพจน์ที่ 1919 ได้โดยไม่ต้องไล่เขียนทั้งหมด

  2. เขียนผลต่างออกมาให้ชัด ผลต่างแรกคือ a2a1=20a_2-a_1=-20 ดังนั้น

    anan1=20(12)n2a_{n}-a_{n-1}=-20\left(-\frac12\right)^{n-2}

    เครื่องหมายที่สลับกันคือเหตุผลที่พจน์แกว่งไปมา (105, 85, 95, 90, 92.5,105,\ 85,\ 95,\ 90,\ 92.5,\dots) แทนที่จะเดินไปทางเดียว

  3. บวกอนุกรมเรขาคณิตเพื่อหาลิมิต บวกผลต่างทั้งหมดตั้งแต่ a1a_1 เป็นต้นไป

    L=105+k=0(20)(12)k=105201+12=105403=2753L=105+\sum_{k=0}^{\infty}(-20)\left(-\frac12\right)^{k}=105-\frac{20}{1+\frac12}=105-\frac{40}{3}=\frac{275}{3}

    เทียบเท่ากับ L=a1+2a23L=\dfrac{a_1+2a_2}{3} คือค่าเฉลี่ย ถ่วงน้ำหนัก ที่นับพจน์ใหม่กว่าสองเท่า เพราะปริมาณคงตัว an1+2ana_{n-1}+2a_n ไม่เปลี่ยนแปลงภายใต้ความสัมพันธ์เวียนเกิด และมัน ไม่ใช่ 2a2a12a_2-a_1

  4. สร้างรูปปิด เนื่องจากค่าเบี่ยงเบนจาก LL หดลงด้วยตัวประกอบ 12-\tfrac12 ทุกก้าว

    an=L+(a1L)(12)n1=2753+403(12)n1a_n=L+(a_1-L)\left(-\frac12\right)^{n-1}=\frac{275}{3}+\frac{40}{3}\left(-\frac12\right)^{n-1}

    ตรวจที่ n=2n=2: 2753203=85\tfrac{275}{3}-\tfrac{20}{3}=85 ถูกต้อง

  5. แทนค่าที่ n=19n=19 เลขชี้กำลัง 1818 เป็นจำนวนคู่ ส่วนแก้จึงเป็นบวก

    a19=2753+4031218=30037353276891.66672a_{19}=\frac{275}{3}+\frac{40}{3}\cdot\frac{1}{2^{18}}=\frac{3003735}{32768}\approx 91.66672

  6. หาส่วนจำนวนเต็ม เนื่องจาก 91<a19<9291<a_{19}<92 ส่วนจำนวนเต็มจึงเป็น 9191 การไล่ความสัมพันธ์เวียนเกิดตรง ๆ ด้วยเศษส่วนที่แน่นอนก็ให้ a19=300373532768a_{19}=\tfrac{3003735}{32768} เช่นกัน ยืนยันรูปปิด

Answer

a19=30037353276891.6667,ส่วนจำนวนเต็ม=91a_{19}=\frac{3003735}{32768}\approx 91.6667,\quad \text{ส่วนจำนวนเต็ม}=91

Need to solve a different problem like this? Open the solver →