¿Qué es [math] \ sqrt {2+ \ sqrt {2+ \ sqrt {2+ \ sqrt {2 +… \ infty}}}} [/ math]?

La secuencia recursiva está definida por [math] a_0 = \ sqrt {2} [/ math] y [math] a_ {n + 1} = \ sqrt {2 + a_n} [/ math]. Probamos dos resultados sobre esta secuencia:

La secuencia está limitada desde arriba. De hecho, tenemos [math] a_n \ leq 2 [/ math] para todos los números en la secuencia. Lo demostramos por inducción. Es evidente que [math] a_0 \ leq 2 [/ math], por lo que se establece el caso base. Ahora, observe que [math] a_ {n + 1} = \ sqrt {2 + a_n} \ leq \ sqrt {2 + 2} = 2 [/ math] y hemos terminado.

La secuencia es monótona creciente. Es suficiente demostrar que [matemáticas] a_ {n + 1} ^ 2 \ geq a_ {n} ^ 2 [/ matemáticas], que es equivalente a [matemáticas] a_ {n} ^ 2 – a_n – 2 = (a_n – 2) (a_n + 1) \ leq 0 [/ math]. Sin embargo, esto se deduce directamente de los hechos de que [math] a_n \ leq 2 [/ math] y que [math] a_n [/ math] es una secuencia positiva.

A partir de estos dos hechos y el teorema de convergencia monótono, concluimos que la secuencia [math] a_n [/ math] tiene un límite finito. Denote este límite con [math] L [/ math]. Entonces nosotros tenemos

[matemáticas] \ displaystyle \ lim_ {n \ to \ infty} a_ {n + 1} = \ lim_ {n \ to \ infty} a_n [/ math]

[matemáticas] \ displaystyle \ lim_ {n \ to \ infty} \ sqrt {2 + a_n} = \ lim_ {n \ to \ infty} a_n [/ math]

[matemáticas] \ sqrt {L + 2} = L [/ matemáticas]

[matemáticas] L = 2 [/ matemáticas]

y ya hemos terminado.

Deje que [math] x = \ sqrt {2+ \ sqrt {2+ \ sqrt {2+ \ sqrt {2 +… .. \ infty}}}} [/ math]

Cuadratura,

[matemáticas] x ^ {2} = 2 + \ sqrt {2+ \ sqrt {2+ \ sqrt {2+ \ sqrt {2 +… .. \ infty}}}} [/ matemáticas]

[matemáticas] \ rightarrow x ^ {2} = 2 + x [/ matemáticas]

[matemáticas] x ^ {2} – x – 2 = 0 [/ matemáticas]

Resolviendo la ecuación cuadrática que obtenemos,

[matemáticas] x = \ frac {1 \ pm \ sqrt {1- (4 \ veces1 \ veces-2)}} {2} \\ [/ matemáticas]

[math] \ Rightarrow x = \ frac {1 \ pm \ sqrt {9}} {2} [/ math]

[matemática] \ Rightarrow x = \ frac {1 \ pm 3} {2} \ Rightarrow x = 2 \: or \: -1 [/ math]

Omitiendo la solución negativa, obtenemos x = 2

[matemáticas] n = \ sqrt {2 + \ sqrt {2 + \ sqrt {2 + \ sqrt {2 +… \ infty}}}} [/ math]

[matemáticas] n ^ 2 = 2 + \ sqrt {2 + \ sqrt {2 + \ sqrt {2 +… \ infty}}} [/ matemáticas]

[matemáticas] n ^ 2 = 2 + n [/ matemáticas]

[matemáticas] n ^ 2 – n = 2 [/ matemáticas]

[matemáticas] n ^ 2 – n + \ frac {1} {4} = \ frac {9} {4} [/ matemáticas]

[matemáticas] (n – \ frac {1} {2}) ^ 2 = \ frac {9} {4} [/ matemáticas]

[matemáticas] n – \ frac {1} {2} = \ pm \ frac {3} {2} [/ matemáticas]

[matemáticas] n = \ frac {1 \ pm 3} {2} [/ matemáticas]

[matemáticas] n = -1, 2 [/ matemáticas]

[matemáticas] n> 0 [/ matemáticas]

[matemáticas] n \ neq -1 [/ matemáticas]

[matemáticas] n = 2 [/ matemáticas]

Definamos [math] S: = \ sqrt {2 + {\ sqrt {2+ \ sqrt {2+ \ cdots}}}} [/ math]. [matemática] S [/ matemática] cumple la ecuación [matemática] S ^ 2–2 = S [/ matemática] con soluciones [matemática] S = \ dfrac {1 \ pm 3} {2} [/ matemática].

Como [math] S [/ math] obviamente debe ser positivo, la solución es

[matemáticas] S = 2 [/ matemáticas]

Deje [math] \ sqrt {2+ \ sqrt {2+ \ sqrt {2+ \ sqrt {2 +… \ infty}}}}} = x [/ math]

[math] \ Rightarrow \ sqrt {2 + x} = x [/ math]

[matemática] \ Rightarrow 2 + x = x ^ 2 [/ matemática]

[matemática] \ Flecha derecha x ^ 2-x-2 = 0 [/ matemática]

[matemáticas] \ Flecha derecha x ^ 2-2x + x-2 = 0 [/ matemáticas]

[matemática] \ Flecha derecha x (x-2) + x-2 = 0 [/ matemática]

[matemática] \ Flecha derecha (x-2) (x + 1) = 0 [/ matemática]

[matemáticas] \ por lo tanto x = 2 [/ matemáticas] o [matemáticas] x = -1 [/ matemáticas]

Ahora es [math] \ sqrt {2+ \ sqrt {2+ \ sqrt {2+ \ sqrt {2 +… \ infty}}}} \ neq -1 [/ math]

[matemáticas] \ por lo tanto \ sqrt {2+ \ sqrt {2+ \ sqrt {2+ \ sqrt {2 +… \ infty}}}}} = 2 [/ matemáticas]

Veamos,

[matemáticas] 2 = \ sqrt {4} = \ sqrt {2+ \ sqrt {4}} = \ sqrt {2 + \ sqrt {2+ \ sqrt {4}}} = \ sqrt {2+ \ sqrt {2 + \ sqrt {2+ \ sqrt {2 +… \ infty}}}} [/ math]

Espero que esto te ayude !!!