Question Number 143519 by tugu last updated on 15/Jun/21
$$ \\ $$$${The}\:{first}\:{two}\:{terms}\:{of}\:{the}\:\left\{{a}_{{n}} \right\}\:{series}\:\:\:{are}\:{defind}\:{as}\:{a}_{{n}} ={a}_{{n}−\mathrm{1}} +{a}_{{n}−\mathrm{2}} \:\:{for}\:{the}\:{general}\:{term} \\ $$$$\:{a}_{\mathrm{1}} =\mathrm{5},\:{a}_{\mathrm{2}} =\mathrm{8}\:{and}\:{n}\geqslant\mathrm{3}\:. \\ $$$${since}\:{the}\:{L}={li}\underset{{n}\rightarrow\infty} {{m}}\frac{{a}_{{n}+\mathrm{1}} }{{a}_{{n}} }\:\:{what}\:{is}\:{the}\:{value}\:{of}\:{L} \\ $$$$ \\ $$
Answered by mathmax by abdo last updated on 15/Jun/21
$$\mathrm{a}_{\mathrm{n}} =\mathrm{a}_{\mathrm{n}−\mathrm{1}} +\mathrm{a}_{\mathrm{n}−\mathrm{2}} \:\Rightarrow\mathrm{a}_{\mathrm{n}+\mathrm{2}} =\mathrm{a}_{\mathrm{n}+\mathrm{1}} +\mathrm{a}_{\mathrm{n}} \:\Rightarrow\mathrm{a}_{\mathrm{n}+\mathrm{2}} −\mathrm{a}_{\mathrm{n}+\mathrm{1}} −\mathrm{a}_{\mathrm{n}} =\mathrm{0} \\ $$$$\left(\mathrm{ec}\right)\rightarrow\mathrm{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{x}−\mathrm{1}=\mathrm{0}\:\rightarrow\Delta=\mathrm{1}+\mathrm{4}=\mathrm{5}\:\Rightarrow\mathrm{x}_{\mathrm{1}} =\frac{\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}}\:\mathrm{and}\:\mathrm{x}_{\mathrm{2}} =\frac{\mathrm{1}−\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}} \\ $$$$\Rightarrow\mathrm{a}_{\mathrm{n}} =\alpha\left(\frac{\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{n}} \:+\beta\left(\frac{\mathrm{1}−\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{n}} \\ $$$$\mathrm{a}_{\mathrm{1}\:} =\mathrm{5}\:\Rightarrow\alpha\left(\frac{\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}}\right)+\beta\left(\frac{\mathrm{1}−\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}}\right)=\mathrm{5} \\ $$$$\mathrm{a}_{\mathrm{2}} =\mathrm{8}\:\Rightarrow\alpha\left(\frac{\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} \:+\beta\left(\frac{\mathrm{1}−\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} \:=\mathrm{8}\:\:\mathrm{we}\:\mathrm{get}\:\mathrm{the}\:\mathrm{system} \\ $$$$\begin{cases}{\frac{\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}}\alpha\:+\frac{\mathrm{1}−\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}}\beta=\mathrm{5}}\\{\left(\frac{\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} \alpha\:+\left(\frac{\mathrm{1}−\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} \beta=\mathrm{8}}\end{cases} \\ $$$$\Delta_{\mathrm{s}} =\frac{\left(\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{5}}\right)\left(\mathrm{1}−\sqrt{\mathrm{5}}\right)^{\mathrm{2}} }{\mathrm{8}}−\frac{\left(\mathrm{1}−\sqrt{\mathrm{5}}\right)\left(\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{5}}\right)^{\mathrm{2}} }{\mathrm{8}} \\ $$$$=−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\left(\mathrm{1}−\sqrt{\mathrm{5}}\right)+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\left(\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{5}}\right)\:=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\left(\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{5}}−\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{5}}\right)=\sqrt{\mathrm{5}} \\ $$$$\Delta_{\alpha} =\begin{vmatrix}{\mathrm{5}\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\frac{\mathrm{1}−\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}}}\\{\mathrm{8}\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\left(\frac{\mathrm{1}−\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} }\end{vmatrix}=\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{4}}\left(\mathrm{1}−\sqrt{\mathrm{5}}\right)^{\mathrm{2}} −\mathrm{4}\left(\mathrm{1}−\sqrt{\mathrm{5}}\right) \\ $$$$=\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{4}}\left(\mathrm{6}−\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{5}}\right)−\mathrm{4}+\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{5}}=\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{2}}\left(\mathrm{3}−\sqrt{\mathrm{5}}\right)−\mathrm{4}+\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{5}}=\frac{\mathrm{15}}{\mathrm{2}}−\mathrm{4}−\frac{\mathrm{5}\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}}+\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{5}} \\ $$$$=\frac{\mathrm{7}}{\mathrm{2}}+\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}}\sqrt{\mathrm{5}\:}\:\Rightarrow\alpha=\frac{\mathrm{7}+\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{5}}} \\ $$$$\Delta_{\beta} =\begin{vmatrix}{\frac{\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}}\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\mathrm{5}}\\{\left(\frac{\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} \:\:\:\:\:\:\:\:\mathrm{8}}\end{vmatrix}=\mathrm{4}\left(\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{5}}\right)−\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{4}}\left(\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{5}}\right)^{\mathrm{2}} \\ $$$$=\mathrm{4}+\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{5}}−\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{4}}\left(\mathrm{6}+\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{5}}\right)\:=\mathrm{4}+\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{5}}−\frac{\mathrm{5}}{\mathrm{2}}\left(\mathrm{3}+\sqrt{\mathrm{5}}\right)=\mathrm{4}+\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{5}}−\frac{\mathrm{15}}{\mathrm{2}}−\frac{\mathrm{5}\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}} \\ $$$$=−\frac{\mathrm{7}}{\mathrm{2}}\:+\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}}\sqrt{\mathrm{5}}\:\Rightarrow\beta\:=\frac{−\mathrm{7}+\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{5}}}\:\Rightarrow \\ $$$$\mathrm{a}_{\mathrm{n}} =\left(\frac{\mathrm{7}+\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{5}}}\right)\left(\frac{\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{n}} \:+\left(\frac{−\mathrm{7}+\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{5}}}\right)\left(\frac{\mathrm{1}−\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{n}} \\ $$$$\Rightarrow\mathrm{a}_{\mathrm{n}} =\frac{\left(\mathrm{7}+\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{5}}\right)\left(\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{5}}\right)^{\mathrm{n}} }{\mathrm{2}^{\mathrm{n}+\mathrm{1}} \left(\sqrt{\mathrm{5}}\right)}\:+\frac{\left(−\mathrm{7}+\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{5}}\right)\left(\mathrm{1}−\sqrt{\mathrm{5}}\right)^{\mathrm{n}} }{\mathrm{2}^{\mathrm{n}+\mathrm{1}} \left(\sqrt{\mathrm{5}}\right)} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\left(\sqrt{\mathrm{5}}\right)\mathrm{2}^{\mathrm{n}+\mathrm{1}} }\left\{\:\left(\mathrm{7}+\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{5}}\right)\left(\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{5}}\right)^{\mathrm{n}} −\left(\mathrm{7}−\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{5}}\right)\left(\mathrm{1}−\sqrt{\mathrm{5}}\right)^{\mathrm{n}} \right\} \\ $$$$\mathrm{rest}\:\mathrm{to}\:\mathrm{calculate}\:\frac{\mathrm{a}_{\mathrm{n}+\mathrm{1}} }{\mathrm{a}_{\mathrm{n}} }\:\:….\mathrm{be}\:\mathrm{continued}… \\ $$
Answered by mr W last updated on 15/Jun/21
$${x}^{\mathrm{2}} −{x}−\mathrm{1}=\mathrm{0} \\ $$$${x}=\frac{\mathrm{1}\pm\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}} \\ $$$${a}_{{n}} ={A}\left(\frac{\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}}\right)^{{n}} +{B}\left(\frac{\mathrm{1}−\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}}\right)^{{n}} \\ $$$${a}_{\mathrm{0}} ={a}_{\mathrm{2}} −{a}_{\mathrm{1}} =\mathrm{8}−\mathrm{5}=\mathrm{3}={A}+{B}\:\:\:…\left({i}\right) \\ $$$${a}_{\mathrm{1}} =\mathrm{5}={A}\left(\frac{\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}}\right)+{B}\left(\frac{\mathrm{1}−\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}}\right)\:\:\:…\left({ii}\right) \\ $$$$\Rightarrow{A}=\frac{\mathrm{15}+\mathrm{7}\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{10}} \\ $$$$\Rightarrow{B}=\frac{\mathrm{15}−\mathrm{7}\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{10}} \\ $$$${a}_{{n}} =\left(\frac{\mathrm{15}+\mathrm{7}\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{10}}\right)\left(\frac{\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}}\right)^{{n}} +\left(\frac{\mathrm{15}−\mathrm{7}\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{10}}\right)\left(\frac{\mathrm{1}−\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}}\right)^{{n}} \\ $$$${a}_{{n}} =\left(\frac{\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}}\right)^{{n}} \left[\left(\frac{\mathrm{15}+\mathrm{7}\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{10}}\right)+\left(\frac{\mathrm{15}−\mathrm{7}\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{10}}\right)\left(\frac{\mathrm{1}−\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{5}}}\right)^{{n}} \right] \\ $$$$\frac{{a}_{{n}+\mathrm{1}} }{{a}_{{n}} }=\left(\frac{\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}}\right)×\frac{\left(\frac{\mathrm{15}+\mathrm{7}\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{10}}\right)+\left(\frac{\mathrm{15}−\mathrm{7}\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{10}}\right)\left(\frac{\mathrm{1}−\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{5}}}\right)^{{n}+\mathrm{1}} }{\left(\frac{\mathrm{15}+\mathrm{7}\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{10}}\right)+\left(\frac{\mathrm{15}−\mathrm{7}\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{10}}\right)\left(\frac{\mathrm{1}−\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{5}}}\right)^{{n}} } \\ $$$$\underset{{n}\rightarrow\infty} {\mathrm{lim}}\frac{{a}_{{n}+\mathrm{1}} }{{a}_{{n}} }=\left(\frac{\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}}\right)×\frac{\left(\frac{\mathrm{15}+\mathrm{7}\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{10}}\right)+\left(\frac{\mathrm{15}−\mathrm{7}\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{10}}\right)×\mathrm{0}}{\left(\frac{\mathrm{15}+\mathrm{7}\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{10}}\right)+\left(\frac{\mathrm{15}−\mathrm{7}\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{10}}\right)×\mathrm{0}}=\frac{\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}}=\varphi \\ $$
Answered by mr W last updated on 15/Jun/21
$${a}_{{n}+\mathrm{1}} ={a}_{{n}} +{a}_{{n}−\mathrm{1}} \\ $$$$\frac{{a}_{{n}+\mathrm{1}} }{{a}_{{n}} }=\mathrm{1}+\frac{\mathrm{1}}{\frac{{a}_{{n}} }{{a}_{{n}−\mathrm{1}} }} \\ $$$$\underset{{n}\rightarrow\infty} {\mathrm{lim}}\frac{{a}_{{n}+\mathrm{1}} }{{a}_{{n}} }=\mathrm{1}+\frac{\mathrm{1}}{\underset{{n}\rightarrow\infty} {\mathrm{lim}}\frac{{a}_{{n}} }{{a}_{{n}−\mathrm{1}} }} \\ $$$${L}=\mathrm{1}+\frac{\mathrm{1}}{{L}}\:>\mathrm{1} \\ $$$${L}^{\mathrm{2}} −{L}−\mathrm{1}=\mathrm{0} \\ $$$$\Rightarrow{L}=\frac{\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}} \\ $$