Studia (col computer) la convergenza delle due successioni tra loro collegate così definite:
s(1) = t(1) = √2, s(n+1) = √(2+s(n)), t(n+1) = 2n+1√(2−s(n))
Prima usiamo una calcolatrice online:
Studio la converenza di s. In d metto sqrt(2) ottenendo in f 1.4142135623730951. Poi in d metto sqrt(2+B) e clicco ripetutamente [=] ottenendo in k (leggi dal basso verso l'alto):
sqrt(2+1.9999999999999998) = 2 sqrt(2+1.9999999999999993) = 1.9999999999999998 ... sqrt(2+1.9999623505652022) = 1.9999905876191524 sqrt(2+1.999849403678289) = 1.9999623505652022 sqrt(2+1.9993976373924085) = 1.999849403678289 sqrt(2+1.9975909124103448) = 1.9993976373924085 sqrt(2+1.9903694533443939) = 1.9975909124103448 sqrt(2+1.9615705608064609) = 1.9903694533443939 sqrt(2+1.8477590650225735) = 1.9615705608064609 sqrt(2+1.4142135623730951) = 1.8477590650225735 sqrt(2+B) rad(2) = 1.4142135623730951
Evidentemente s(n) → 2 per n → ∞.
Utilizzando questi valori, con dei "copia" e "incolla", studio la converenza di t.
In d metto
... pow(2, 10)*sqrt(2 - 1.9999905876191524) = 3.141591421504635 pow(2, 9)*sqrt(2 - 1.9999623505652022 ) = 3.141587725279961 pow(2, 8)*sqrt(2 - 1.999849403678289 ) = 3.1415729403678827 pow(2, 7)*sqrt(2 - 1.9993976373924085 ) = 3.1415138011441455 pow(2, 6)*sqrt(2 - 1.9975909124103448 ) = 3.141277250932757 pow(2, 5)*sqrt(2 - 1.9903694533443939 ) = 3.140331156954739 pow(2, 4)*sqrt(2 - 1.9615705608064609 ) = 3.1365484905459406 pow(2, 3)*sqrt(2 - 1.8477590650225735 ) = 3.121445152258053 pow(2, 2)*sqrt(2 - 1.4142135623730951 ) = 3.061467458920718
Evidentemente t(n) → π per n → ∞.
Che s(n) → 2 per n → ∞ è facile dimostrarlo.
Detto L il limite,
abbiamo che L = √(2+L), da cui L² = 2+L, da cui L = 2.
Per la seconda successione ci accontentiamo di osservare che tende a π.
Studiaml la converenza anche con un algoritmo, qui implementato in R:
s <- sqrt(2); t <- sqrt(2) for(i in 2:25) {t <- 2^i*sqrt(2-s); s <- sqrt(2+s); print(c(s,t))} # 1.847759 3.061467 # 1.961571 3.121445 # 1.990369 3.136548 # 1.997591 3.140331 # 1.999398 3.141277 # 1.999849 3.141514 # 1.999962 3.141573 # 1.999991 3.141588 # 1.999998 3.141591 # 1.999999 3.141592 # 2.000000 3.141593 # 2.000000 3.141593 # 2.000000 3.141593 # 2.000000 3.141593 # 2.000000 3.141593 # 2.000000 3.141593 # 2.000000 3.141592 # 2.000000 3.141597 # 2.000000 3.141597 # 2.000000 3.141519 # 2.000000 3.141208 # 2.000000 3.142451 # 2.000000 3.142451 # 2.000000 3.162278
Osserviamo che da
un certo punto in poi le uscite si scostanto da π (3.14159265
). Ciò è
dovuto alla comparsa di errori di arrotondamento nel calcolo di