Question Number 8347 by sou1618 last updated on 09/Oct/16
$${a}_{\mathrm{1}} =\mathrm{2}\:,\:\:{a}_{{n}+\mathrm{1}} >{a}_{{n}} \\ $$$$\left({a}_{{n}+\mathrm{1}} −{a}_{{n}} \right)^{\mathrm{2}} =\:\mathrm{2}\left({a}_{{n}+\mathrm{1}} +{a}_{{n}} \right) \\ $$$$\:{a}_{{n}} =?? \\ $$$${help}\:{me}\:{please}. \\ $$
Commented by sou1618 last updated on 09/Oct/16
$${a}_{{n}+\mathrm{1}} ={a}_{{n}} +\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{4}{a}_{{n}} +\mathrm{1}} \\ $$$${a}_{\mathrm{1}} =\mathrm{2} \\ $$$${a}_{\mathrm{2}} =\mathrm{2}+\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{8}+\mathrm{1}}=\mathrm{6} \\ $$$${a}_{\mathrm{3}} =\mathrm{6}+\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{24}+\mathrm{1}}=\mathrm{12} \\ $$$${a}_{\mathrm{4}} =\mathrm{12}+\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{48}+\mathrm{1}}=\mathrm{20} \\ $$$${a}_{\mathrm{5}} =\mathrm{20}+\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{80}+\mathrm{1}}=\mathrm{30} \\ $$$$… \\ $$$${a}_{\mathrm{2}} −{a}_{\mathrm{1}} =\mathrm{4} \\ $$$${a}_{\mathrm{3}} −{a}_{\mathrm{2}} =\mathrm{6} \\ $$$${a}_{\mathrm{4}} −{a}_{\mathrm{3}} =\mathrm{8} \\ $$$${a}_{\mathrm{5}} −{a}_{\mathrm{4}} =\mathrm{10} \\ $$$$… \\ $$$$ \\ $$$${a}_{{n}+\mathrm{1}} −{a}_{{n}} =\mathrm{2}\left({n}+\mathrm{1}\right) \\ $$$${a}_{{n}+\mathrm{1}} ={a}_{{n}} +\mathrm{2}{n}+\mathrm{2}\:\:,\:\:{a}_{\mathrm{1}} =\mathrm{2} \\ $$$${so} \\ $$$${a}_{{n}} =\mathrm{2}+\underset{{k}=\mathrm{1}} {\overset{{n}−\mathrm{1}} {\sum}}\left(\mathrm{2}{n}+\mathrm{2}\right) \\ $$$${a}_{{n}} =\mathrm{2}+\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{2}}{n}\left({n}−\mathrm{1}\right)+\mathrm{2}\left({n}−\mathrm{1}\right) \\ $$$${a}_{{n}} ={n}\left({n}−\mathrm{1}\right)+\mathrm{2}{n} \\ $$$${a}_{{n}} ={n}\left({n}+\mathrm{1}\right) \\ $$$$ \\ $$$${isn}'{t}\:{it}\:{strict}? \\ $$
Commented by Rasheed Soomro last updated on 12/Oct/16
$$\left({a}_{{n}+\mathrm{1}} −{a}_{{n}} \right)^{\mathrm{2}} =\:\mathrm{2}\left({a}_{{n}+\mathrm{1}} +{a}_{{n}} \right)\overset{?} {\Rightarrow}{a}_{{n}+\mathrm{1}} ={a}_{{n}} +\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{4}{a}_{{n}} +\mathrm{1}} \\ $$$$\mathrm{Please}\:\mathrm{insert}\:\mathrm{some}\:\mathrm{steps}. \\ $$$$ \\ $$
Commented by prakash jain last updated on 14/Oct/16
$$\left({a}_{{n}+\mathrm{1}} −{a}_{{n}} \right)^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}\left({a}_{{n}+\mathrm{1}} −{a}_{{n}} \right)+\mathrm{1}−\mathrm{4}{a}_{{n}} −\mathrm{1}=\mathrm{0} \\ $$$$\left({a}_{{n}+\mathrm{1}} −{a}_{{n}} −\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} =\mathrm{4}{a}_{{n}} +\mathrm{1} \\ $$$${a}_{{n}+\mathrm{1}} =\mathrm{1}+{a}_{{n}} +\sqrt{\mathrm{4}{a}_{{n}} +\mathrm{1}} \\ $$$$\mathrm{If}\:{a}_{{n}} \:\mathrm{is}\:\mathrm{a}\:\mathrm{polynomial}\:\mathrm{then}\:\mathrm{4}{a}_{{n}} +\mathrm{1}\:\mathrm{is}\:\mathrm{a}\:\mathrm{perfect} \\ $$$$\mathrm{square}\:\mathrm{of}\:\mathrm{polynomial}. \\ $$$$\mathrm{Let}\:\mathrm{4}{a}_{{n}} +\mathrm{1}=\left({c}_{\mathrm{0}} +{c}_{\mathrm{1}} {n}+{c}_{\mathrm{2}} {n}^{\mathrm{2}} +{c}_{\mathrm{3}} {n}^{\mathrm{3}} +…+{c}_{{k}} {n}^{{k}} \right)^{\mathrm{2}} \\ $$$${a}_{{n}} =\left[\left({c}_{\mathrm{0}} +{c}_{\mathrm{1}} {n}+{c}_{\mathrm{2}} {n}^{\mathrm{2}} +{c}_{\mathrm{3}} {n}^{\mathrm{3}} +…+{c}_{{k}} {n}^{{k}} \right)^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right]/\mathrm{4} \\ $$$${a}_{{n}+\mathrm{1}} =\left[\left({c}_{\mathrm{0}} +{c}_{\mathrm{1}} \left({n}+\mathrm{1}\right)+{c}_{\mathrm{2}} \left({n}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} +{c}_{\mathrm{3}} \left({n}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{3}} +…\right)^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right]/\mathrm{4} \\ $$$$\mathrm{Try}\:\mathrm{for}\: \\ $$$$\mathrm{4}{a}_{{n}} +\mathrm{1}=\left({c}_{\mathrm{0}} +{c}_{\mathrm{1}} {n}+{c}_{\mathrm{2}} {n}^{\mathrm{2}} \right)^{\mathrm{2}} \\ $$$${a}_{{n}} =\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\left[\left({c}_{\mathrm{0}} +{c}_{\mathrm{1}} {n}+{c}_{\mathrm{2}} {n}^{\mathrm{2}} \right)^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right] \\ $$$$\mathrm{Equating}\:\mathrm{coeffcients}\: \\ $$$${n}^{\mathrm{4}} :\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}{c}_{\mathrm{2}} ^{\mathrm{2}} =\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}{c}_{\mathrm{2}} ^{\mathrm{2}} \\ $$$${n}^{\mathrm{3}} :{c}_{\mathrm{2}} ^{\mathrm{2}} +\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{c}_{\mathrm{1}} {c}_{\mathrm{2}} =\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}{c}_{\mathrm{1}} {c}_{\mathrm{2}} \Rightarrow{c}_{\mathrm{2}} =\mathrm{0} \\ $$$$\mathrm{No}\:\mathrm{polynomial}\:\mathrm{solution}\:\mathrm{is} \\ $$$$\mathrm{possible}\:\mathrm{if}\:\mathrm{4}{a}_{{n}} +\mathrm{1}\:\mathrm{is}\:\mathrm{a}\:\mathrm{square}\:\mathrm{of}\:\mathrm{degree}\:\mathrm{higher} \\ $$$$\mathrm{than}\:\mathrm{1}. \\ $$$$\mathrm{Degree}\:\mathrm{1} \\ $$$$\mathrm{4a}_{\mathrm{n}} +\mathrm{1}=\left(\mathrm{c}_{\mathrm{0}} +\mathrm{c}_{\mathrm{1}} \mathrm{n}\right)^{\mathrm{2}} \\ $$$$\mathrm{n}^{\mathrm{2}} :\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\mathrm{c}_{\mathrm{1}} ^{\mathrm{2}} =\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\mathrm{c}_{\mathrm{1}} ^{\mathrm{2}} \\ $$$$\mathrm{n}:\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\mathrm{c}_{\mathrm{1}} \mathrm{c}_{\mathrm{0}} +\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\mathrm{c}_{\mathrm{1}} ^{\mathrm{2}} =\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\mathrm{c}_{\mathrm{1}} \mathrm{c}_{\mathrm{0}} +\mathrm{c}_{\mathrm{1}} \Rightarrow\mathrm{c}_{\mathrm{1}} =\mathrm{2} \\ $$$$\mathrm{n}^{\mathrm{0}} :\frac{\mathrm{c}_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{2}} }{\mathrm{4}}+\frac{\mathrm{c}_{\mathrm{1}} \mathrm{c}_{\mathrm{0}} }{\mathrm{2}}+\frac{\mathrm{c}_{\mathrm{1}} ^{\mathrm{2}} }{\mathrm{4}}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}=\frac{\mathrm{c}_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{2}} }{\mathrm{4}}+\mathrm{c}_{\mathrm{0}} +\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{4}} \\ $$$$\Rightarrow\mathrm{c}_{\mathrm{0}} +\mathrm{1}−\mathrm{1}/\mathrm{4}=\mathrm{c}_{\mathrm{0}} +\mathrm{3}/\mathrm{4} \\ $$$$\mathrm{a}_{\mathrm{n}} =\left(\left(\mathrm{c}_{\mathrm{0}} +\mathrm{2n}\right)^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right)/\mathrm{4} \\ $$$$\mathrm{a}_{\mathrm{1}} =\mathrm{2}\Rightarrow\left(\mathrm{c}_{\mathrm{0}} +\mathrm{2}\right)^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}=\mathrm{8} \\ $$$$\mathrm{c}_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{2}} +\mathrm{4c}_{\mathrm{0}} +\mathrm{4}−\mathrm{1}=\mathrm{8} \\ $$$$\mathrm{c}_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{2}} +\mathrm{4c}_{\mathrm{0}} −\mathrm{5}=\mathrm{0} \\ $$$$\mathrm{c}_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{2}} +\mathrm{5c}_{\mathrm{0}} −\mathrm{c}_{\mathrm{0}} −\mathrm{5}=\mathrm{0} \\ $$$$\left(\mathrm{c}_{\mathrm{0}} −\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{c}_{\mathrm{0}} +\mathrm{5}\right)^{\mathrm{2}} =\mathrm{0} \\ $$$$\mathrm{a}_{\mathrm{n}} =\begin{cases}{\left(\left(\mathrm{1}+\mathrm{2n}\right)^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right)/\mathrm{4}=\mathrm{n}^{\mathrm{2}} +\mathrm{n}}\\{\left(\left(−\mathrm{5}+\mathrm{2n}\right)^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right)/\mathrm{4}=\mathrm{n}^{\mathrm{2}} −\mathrm{5n}+\mathrm{6}=\left(\mathrm{n}−\mathrm{2}\right)\left(\mathrm{n}−\mathrm{3}\right)}\end{cases} \\ $$$$\mathrm{check} \\ $$$$\left(\mathrm{a}_{\mathrm{n}+\mathrm{1}} −\mathrm{a}_{\mathrm{n}} \right)^{\mathrm{2}} =\left[\left(\mathrm{n}−\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{n}−\mathrm{2}\right)−\left(\mathrm{n}−\mathrm{2}\right)\left(\mathrm{n}−\mathrm{3}\right)\right]^{\mathrm{2}} \\ $$$$=\mathrm{4}\left(\mathrm{n}−\mathrm{2}\right)^{\mathrm{2}} \\ $$$$\mathrm{2}\left(\mathrm{a}_{\mathrm{n}+\mathrm{1}} +\mathrm{a}_{\mathrm{n}} \right)=\mathrm{2}\left(\mathrm{n}−\mathrm{2}\right)\left(\mathrm{2n}−\mathrm{4}\right)=\mathrm{4}\left(\mathrm{n}−\mathrm{2}\right)^{\mathrm{2}} \\ $$$$\mathrm{comparing}\:\mathrm{results} \\ $$$$\begin{vmatrix}{\mathrm{n}}&{\mathrm{n}\left(\mathrm{n}+\mathrm{1}\right)}&{\left(\mathrm{n}−\mathrm{2}\right)\left(\mathrm{n}−\mathrm{3}\right)}\\{\mathrm{1}}&{\mathrm{2}}&{\mathrm{2}}\\{\mathrm{2}}&{\mathrm{6}}&{\mathrm{0}}\\{\mathrm{3}}&{\mathrm{12}}&{\mathrm{0}}\\{\mathrm{4}}&{\mathrm{20}}&{\mathrm{2}}\\{\mathrm{5}}&{\mathrm{30}}&{\mathrm{6}}\end{vmatrix} \\ $$
Commented by prakash jain last updated on 14/Oct/16
$$\mathrm{The}\:\mathrm{second}\:\mathrm{solution}\:\mathrm{does}\:\mathrm{not}\:\mathrm{meet}\:\mathrm{the} \\ $$$$\mathrm{condition}\:\mathrm{that}\:{a}_{{n}+\mathrm{1}} >{a}_{{n}} \\ $$
Commented by sou1618 last updated on 15/Oct/16
$${a}_{{n}+\mathrm{1}} ^{\:\mathrm{2}} −\mathrm{2}{a}_{{n}+\mathrm{1}} {a}_{{n}} +{a}_{{n}} ^{\:\mathrm{2}} −\mathrm{2}{a}_{{n}+\mathrm{1}} −\mathrm{2}{a}_{{n}} =\mathrm{0} \\ $$$${a}_{{n}+\mathrm{1}} ^{\:\mathrm{2}} −\mathrm{2}\left({a}_{{n}} +\mathrm{1}\right){a}_{{n}+\mathrm{1}} +{a}_{{n}} ^{\:\mathrm{2}} −\mathrm{2}{a}_{{n}} =\mathrm{0} \\ $$$${a}_{{n}+\mathrm{1}} ={a}_{{n}} +\mathrm{1}\pm\sqrt{\left({a}_{{n}} +\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} −\left({a}_{{n}} ^{\:\mathrm{2}} −\mathrm{2}{a}_{{n}} \right)} \\ $$$${a}_{{n}+\mathrm{1}} ={a}_{{n}} +\mathrm{1}\pm\sqrt{\mathrm{4}{a}_{{n}} +\mathrm{1}} \\ $$$$\ast\:{a}_{{n}+\mathrm{1}} >{a}_{{n}} \\ $$$${so} \\ $$$${a}_{{n}+\mathrm{1}} ={a}_{{n}} +\mathrm{1}\sqrt{\mathrm{4}{a}_{{n}} +\mathrm{1}} \\ $$$${thanks}. \\ $$$${I}\:{have}\:{to}\:{study}\:{hard}…. \\ $$