Olimpíadas(Inglaterra - 94) Sequência recorrente Tópico resolvido

Aqui devem ser postados problemas Olímpicos. Informe a olimpíada e o ano no título do tópico. Exemplo: (OBM - 2008).
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Set 2020 10 17:29

(Inglaterra - 94) Sequência recorrente

Mensagem não lida por Deleted User 23699 »

A sequência de inteiros u0, u1, u2, u3... satisfaz u0=1 e [tex3]u_{n+1}u_{n-1}=ku_n[/tex3] para cada [tex3]n\geq 1[/tex3] , onde k é algum inteiro positivo fixado. Se [tex3]u_{2000}=2000[/tex3] , determine todos os valores possíveis de k.
Resposta

[tex3]1,2,2^2,5,10,50[/tex3]

Eu fiz [tex3]b_{n+1}=\frac{u_{n+1}}{u_n}[/tex3]
Daí cheguei numa expressão geral da recorrência, mas...
Como vou trabalhar com essa sequência se só foi dado u0? Eu cheguei numa expressão da forma
[tex3]2000=k^{\frac{n^2+n}{2}}.u_1^n[/tex3]
Não saiu :cry:

Editado pela última vez por Deleted User 23699 em 10 Set 2020, 17:30, em um total de 1 vez.
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undefinied3
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Set 2020 10 19:09

Re: (Inglaterra - 94) Sequência recorrente

Mensagem não lida por undefinied3 »

Poderia detalhar mais sua tentativa? Pela sua substituição, eu fiquei com a impressão que houve um erro de digitação no enunciado e deveria ser [tex3]u_{n+1}u_{n-1}=ku_{n}^2[/tex3] , porque não consegui visualizar em qual outra recorrência você iria chegar com essa substituição [tex3]b_n=\frac{u_n}{u_{n-1}}[/tex3]

Ocupado com início do ano no ITA. Estarei fortemente inativo nesses primeiros meses do ano, então busquem outro moderador para ajudar caso possível.
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Deleted User 23699
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Re: (Inglaterra - 94) Sequência recorrente

Mensagem não lida por Deleted User 23699 »

undefinied3

O enunciado está igual está no livro
Eu não enxerguei nenhuma saída, então peguei como inspiração uma questão da Putnam de 1999 (resolvida nesse link: https://prase.cz/kalva/putnam/psoln/psol996.html )
[tex3]b_{n+1}=\frac{u_{n+1}}{u_n}\\
b_1=\frac{u_1}{u_0}=u_1,pois\space u_0=1\\[/tex3]

Entretanto, errei conta mesmo. Eu passei u_n dividindo duas vezes, obtendo [tex3]b_{n+1}.\frac{1}{b_n}=k[/tex3]
Aí poderia interpretar como PG.
Mas agora que reparei que isso está errado, u_n não está ao quadrado.

Enfim, sigo sem conseguir resolver.
Editado pela última vez por Deleted User 23699 em 10 Set 2020, 20:14, em um total de 1 vez.
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undefinied3
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Re: (Inglaterra - 94) Sequência recorrente

Mensagem não lida por undefinied3 »

Tranquilo. Segue minha tentativa.

[tex3]u_2=ku_1[/tex3]
[tex3]u_3u_1=ku_2=k^2u_1 \rightarrow u_1(u_3-k^2)=0[/tex3]

Vamos supor [tex3]u_1[/tex3] diferente de zero. Então [tex3]u_3=k^2[/tex3]

[tex3]u_4ku_1=k^3 \rightarrow u_4=\frac{k^2}{u_1}[/tex3]

[tex3]u_5k^2=\frac{k^3}{u_1} \rightarrow u_5=\frac{k}{u_1}[/tex3]

[tex3]u_6\frac{k^2}{u_1}=\frac{k^2}{u_1} \rightarrow u_6=1[/tex3]

Então a sequência é cíclica: [tex3]\{ 1, u_1, ku_1,k^2,\frac{k^2}{u_1},\frac{k}{u_1} \}[/tex3]
[tex3]2000=6*333+2 \rightarrow u_{2000}=ku_1=2000 \rightarrow u_1=\frac{2000}{k}[/tex3]

A sequência precisa ser de inteiros. Substituindo:
[tex3]\{ 1, \frac{2000}{k}, 2000,k^2,\frac{k^3}{2000},\frac{k^2}{2000} \}[/tex3]

Então [tex3]k^2 \geq 2000 \rightarrow k \geq 45[/tex3] . Por outro lado, k é divisor de 2000. Então k pode ser:
50, 80, 100, 125, 200, 250, 400, 500, 1000, 2000
k=100, k=200, k=400, k=500, k=1000 e k=2000 são soluções.


Por outro lado, se [tex3]u_1=0[/tex3] , então:

[tex3]u_2=0[/tex3]
[tex3]u_3.0=k.0[/tex3]
[tex3]u_4.0=k.u_3 \rightarrow u_3=0[/tex3]
[tex3]u_5.0=ku_4 \rightarrow u_4=0[/tex3]
Enfim, vai dar tudo zero, impossível.

Minha solução deu totalmente diferente do gabarito, mas não consegui ver nenhuma inconsistência.

EDIT: Acabei de perceber que não tá tão diferente não. A única coisa é que seu gabarito está dividido por 100 em relação ao meu.

Editado pela última vez por undefinied3 em 10 Set 2020, 21:23, em um total de 1 vez.
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