Vollständige Induktion

Aufrufe: 763     Aktiv: 10.02.2020 um 13:05

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Hallo,

ich sitze gerade an einer alten Klasur und komme bei der folgenden Aufgabe nicht weiter:

Gegeben ist eine rekursive Folge \(\left(a_{n}\right)_{n \in \mathbf{N}}\) die wie folgt definiert ist:

\(a_{0}:=0\)
\(a_{1}:=1\)
\(a_{n}:=\frac{a_{n-1}+a_{n-2}}{2}\) für \(n \geq 2\)

nun sollen wir zeigen, dass für alle \(n \in \mathbb{N}\) gilt: \(a_{n}-a_{n-1}=\left(-\frac{1}{2}\right)^{n-1}\)
Ich habe es erst selbst mit vollständiger Induktion versucht, kam dann aber an einem Punkt nicht weiter und habe in die Lösungen geschaut. Dort ist man wie folgt vorgegangen:

Induktionsanfang:
Für \(n=1\) gilt: \(a_{1}-a_{0}=1=(-1 / 2)^{0}\)
Für \(n=2\) gilt: \(a_{2}-a_{1}=1 / 2-1=(-1 / 2)^{2}\)

Induktionsschritt \(n \rightarrow n+1\):
\(\begin{aligned} a_{n+1}-a_{n} &=\frac{a_{n}+a_{n-1}-\left(a_{n-1}+a_{n-2}\right)}{2} \\ &=\frac{(-1 / 2)^{n-1}+(-1 / 2)^{n-2}}{2} \\ &=\frac{(-1)^{n-2}}{2}\left(\frac{-1}{2^{n-1}}+\frac{1}{2^{n-2}}\right) \\ &=\frac{(-1)^{n}}{2}\left(\frac{-1}{2^{n-1}}+\frac{2}{2^{n-1}}\right) \\ &=\left(-\frac{1}{2}\right)^{n} \end{aligned}\)

Das erste Problem was ich mit dieser Lösung habe ist die erste Umformung. Warum ist das gleich?

\(\frac{a_{n}+a_{n-1}-\left(a_{n-1}+a_{n-2}\right)}{2} = \frac{(-1 / 2)^{n-1}+(-1 / 2)^{n-2}}{2}\)

Ich würde mich sehr über Tipps und Hilfestellungen freuen.

Gruß Kevin

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Student, Punkte: 104

 
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Also du meintest sicher:

`n=2` `a_2-a_1=1/2-1=(-1/2)^(2-1)=(-1/2)^1`

Aber das war ja auch gar nicht deine Frage - nun dazu:

Wie vollständige Induktion funktioniert, weißt du ja wahrscheinlich schon. Der (meiner Meinung nach) wesentliche Schritt ist dabei, die Induktionsvorraussetzung richtig zu verstehen und die Stelle zu finden, wo man sie einsetzen kann. Du hast ja gerade gezeigt, dass man zwei aufeinader folgende Zahlen finden kann, für die gilt:

`a_n-a_(n-1)=(-1/2)^(n-1)` 

Wir betrachten nun:

`(a_n+a_(n-1)-(a_(n-1)+a_(n-2)))/2=([a_n-a_(n-1)]+[a_(n-1)-a_(n-2)])/2`

Wir haben nur die Klammer aufgelöst und können die Induktionsvorraussetzung einsetzen.

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Ja genau, das meinte ich ^^

Wenn ich das richtig verstanden habe, dann gilt:

\(\frac{a_{n}+a_{n-1}-\left(a_{n-1}+a_{n-2}\right)}{2}=\frac{a_n+a_{n-1}-a_{n-1}-a_{n-2}}{2}= \frac{\left[a_{n}-a_{n-1}\right]+\left[a_{n-1}-a_{n-2}\right]}{2}\)
  ─   kingkevin23 10.02.2020 um 12:41

Ja genau das wurde gemacht - ist jetzt alles klar?   ─   vt5 10.02.2020 um 12:54

Ja super, danke dir!   ─   kingkevin23 10.02.2020 um 13:05

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