¿Cómo encontrarías una fórmula para [matemáticas] a_n [/ matemáticas] en términos de [matemáticas] n [/ matemáticas] para la relación [matemáticas] a_n = na_ {n-1} +2 [/ matemáticas] dada la condición inicial [matemáticas] a_0 = 3 [/ matemáticas]?

Creo que su respuesta es correcta, pero hagamos la prueba rigurosa y elaborada sobre su reclamo “obtenido más o menos por razones, suerte y toneladas de ajustes”.

Para la relación recursiva [matemáticas] a_n = n \ cdot a_ {n-1} + 2, \ a_0 = 3 [/ matemáticas] mostraremos que la solución es

[matemáticas] a_n = n! \ left (a_0 + 2 \ sum_ {k = 1} ^ {n} \ frac {1} {k!} \ right), [/ math]

que es equivalente a la representación

[matemáticas] a_n = (a_0-2) \ Gamma (n + 1) + 2e \ Gamma (n + 1,1) [/ matemáticas]

utilizando la función gamma incompleta superior. Por supuesto, esto grita inducción. Entonces revisamos el caso base:

[matemáticas] a_1 = 1! (a_0 + 2 \ cdot 1) = 1 \ cdot a_0 + 2, [/ math]

¡Hurra! Supongamos que la identidad es válida para algunas [matemáticas] n. [/ Matemáticas] Entonces tenemos

[matemáticas] a_ {n + 1} = (n + 1) \ left \ {a_n \ right \} + 2 [/ math]
[matemáticas] = (n + 1) \ left \ {n! \ left (a_0 + 2 \ sum_ {k = 1} ^ {n} \ frac {1} {k!} \ right) \ right \} [/ matemáticas] [matemáticas] + \ frac {2} {(n + 1)!} (n + 1)! [/ matemáticas]
[matemáticas] = (n + 1)! \ left \ {\ left (a_0 + 2 \ sum_ {k = 1} ^ n \ frac {1} {k!} \ right) + \ frac {2} {(n +1)!} \ Right \} [/ math]
[matemática] = (n + 1)! \ left (a_0 + 2 \ sum_ {k = 1} ^ {n + 1} \ frac {1} {k!} \ right) [/ math]

que completa la inducción.

De la definición en el enlace de arriba, tenemos

[matemáticas] \ sum_ {k = 1} ^ n \ frac {1} {k!} = \ frac {\ Gamma (n + 1,1) e} {\ Gamma (n + 1)} – 1, [/ matemáticas]

que da la segunda forma después de un poco de álgebra.

La fórmula que tienes está bien. La respuesta anónima da un método de solución.

Aquí hay una solución computacional sencilla. A veces es más fácil ver un caso general que un caso específico, así que en lugar de usar las ecuaciones

[matemáticas] a_0 = 3 [/ matemáticas] y [matemáticas] a_n = na_ {n-1} +2 [/ matemáticas]

Usaré los más genéricos

[matemáticas] a_0 = a [/ matemáticas] y [matemáticas] a_n = na_ {n-1} + b [/ matemáticas]

Veamos los primeros valores y veamos cuál es el patrón.

[matemáticas] a_0 = a [/ matemáticas]

[matemáticas] a_1 = 1a_0 + b = a + b [/ matemáticas]

[matemáticas] a_2 = 2a_1 + b = 2a + 2b + b = 2 (a + b (1+ \ frac12)) [/ matemáticas]

[matemáticas] a_3 = 3a_2 + b = 3 \ cdot2 (a + b (1+ \ frac12)) + b [/ matemáticas]
[matemáticas] = 3! (a + b (1+ \ frac12 + \ frac1 {3!})) [/ matemáticas]

[matemáticas] a_4 = 4a_3 + b = 4! (a + b (1+ \ frac1 {2!} + \ frac1 {3!} + \ frac1 {4!})) [/ matemáticas]

Ahora está claro cuál es el patrón y, si lo desea, puede verificar formalmente la siguiente fórmula general con una prueba por inducción matemática:

[matemáticas] a_n = n! (a + b (1+ \ frac1 {2!} + \ cdots + \ frac1 {n!})) [/ matemáticas]
[matemáticas] = n! (a + b \ sum_ {k = 1} ^ n \ frac1 {k!}) [/ matemáticas]

Con [math] a = 3 [/ math] y [math] b = 2 [/ math] obtendrá la suma de la función específica en la pregunta. Este es probablemente el mismo proceso que usó para encontrar la respuesta.

1.divide de hecho (n).
2.sustituye An / fact (n) = Un
3.solve for Un (Sugerencia: Truco de la serie Telescoping)
Tadaa! 😉
Si tiene alguna duda, pregunte aquí!