La PizarraMatemática.

Secundaria

Patrones y sucesiones elementales

En la lista 6, 10, 14, 18… el primer lugar contiene seis; el segundo, diez. La posición y el número que ocupa esa posición no son lo mismo. Empezaremos ordenando esos dos datos y después compararemos reglas que suman con reglas que multiplican.

1. El índice indica el lugar; el término es el valor que ocupa ese lugar

Una sucesión asigna un valor a cada posición de una lista ordenada. En esta lección empezamos a contar posiciones en uno. Llamamos a₁ al primer término, a₂ al segundo y aₙ al que ocupa la posición n. El número pequeño de abajo es un subíndice, no un exponente.

La posición no es el valor del término
Posición n16210314418522Valor del término: aₙ = 4n + 2
Las posiciones 1,2,3,4,5 corresponden a los valores 6,10,14,18,22. La regla explícita es a_n=4n+2, con n empezando en uno. Las flechas asocian cada índice con su valor.
En el dibujo, a₁ = 6, a₂ = 10 y a₃ = 14.

Decir a₃ no significa multiplicar a por tres ni elevar a al cubo: pide el valor del tercer lugar. Una sucesión puede repetir valores en posiciones distintas; el orden sigue siendo importante.

Leer un subíndice

En la sucesión 9, 4, 9, 1, ¿cuánto vale a₃ si empezamos en a₁?

  1. Numeramos los lugares

    Primero: nueve; segundo: cuatro; tercero: nueve.

  2. Leemos el dato pedido

    El tercer valor es nueve.

Resultado

a₃ = 9.

Lo comprobamos

La primera y la tercera posiciones pueden tener el mismo valor sin ser la misma posición.

No confundir posición con valor

Una sucesión tiene a₅ = 20. ¿Significa que cinco es el valor del término?

  1. Leemos el subíndice

    Cinco indica la posición.

  2. Leemos la igualdad

    El valor situado allí es veinte.

Resultado

No; el quinto término vale 20.

Lo comprobamos

a₅ y 5 son objetos distintos: uno es un valor nombrado por su lugar y el otro es el índice.

2. Una regla explícita permite calcular directamente un lugar

Si nos dan aₙ = 4n + 2, la n representa la posición que queremos.

Para hallar a₃ sustituimos n por tres: 4 · 3 + 2 = 14.
Para a₁₀, hacemos 4 · 10 + 2 = 42.

No necesitamos escribir los nueve términos anteriores.

Una regla explícita usa el índice para producir el valor del término. Especificamos también desde qué índice se aplica: aquí n = 1, 2, 3… En otros contextos una sucesión puede empezar en cero, pero cambiar ese convenio cambia qué significa «primero».

Una regla lineal distinta

Si aₙ = 3n + 1 para n ≥ 1, halla a₄.

  1. Sustituimos el índice

    a₄ = 3 · 4 + 1.
  2. Respetamos el orden

    12 + 1 = 13.
Resultado

a₄ = 13.

Lo comprobamos

No sustituimos n por el valor de otro término; usamos el lugar cuatro que se pide.

Una regla con potencia

Si bₙ = n² − 1, escribe los tres primeros términos desde n = 1.

  1. Primero

    1² − 1 = 0.
  2. Segundo

    2² − 1 = 3.
  3. Tercero

    3² − 1 = 8.
Resultado

Son 0, 3 y 8.

Lo comprobamos

Los valores pueden incluir cero aunque los índices de esta lección empiecen en uno.

3. Una recurrencia necesita saber de dónde arranca

La regla aₙ₊₁ = aₙ + 4 dice cómo obtener el siguiente término a partir del actual: le sumamos cuatro. El subíndice n + 1 significa la posición siguiente, no sumar uno al valor de aₙ. Para construir una sucesión concreta necesitamos además un comienzo.

Con a₁ = 2 obtenemos 2, 6, 10, 14… Con a₁ = 5, la misma regla de avanzar da 5, 9, 13, 17… La recurrencia era igual, pero los datos iniciales eran distintos. Si una regla depende de los dos términos anteriores, habrá que aportar también esos dos valores iniciales.

Aplicar la instrucción dos veces

a₁ = 7 y aₙ₊₁ = aₙ − 2. Halla a₃.

  1. Hallamos el segundo

    a₂ = 7 − 2 = 5.
  2. Hallamos el tercero desde el segundo

    a₃ = 5 − 2 = 3.
Resultado

a₃ = 3.

Lo comprobamos

Cada aplicación avanza una posición; de a₁ a a₃ hay dos pasos.

Cuando intervienen dos términos anteriores

b₁ = 1, b₂ = 1 y cada término posterior suma los dos anteriores. Halla b₅.

  1. Tercero

    b₃ = 1 + 1 = 2.
  2. Cuarto

    b₄ = 1 + 2 = 3.
  3. Quinto

    b₅ = 2 + 3 = 5.
Resultado

b₅ = 5.

Lo comprobamos

Usamos dos valores iniciales porque la regla necesita dos términos anteriores.

4. En una progresión aritmética repetimos una suma constante

La sucesión 6, 10, 14, 18… aumenta cuatro en cada paso.

Su diferencia es d = 4.

Una progresión aritmética cumple aₙ₊₁ = aₙ + d con la misma d para todos los pasos.

Puede disminuir si d es negativa, o permanecer constante si d = 0.

Desde a₁ hasta a₂ hay un salto; hasta a₃, dos; hasta aₙ, n − 1.

Por eso aₙ = a₁ + (n − 1)d.

Con primer término seis y diferencia cuatro: aₙ = 6 + 4(n − 1) = 4n + 2. La fórmula resume el recuento de saltos.

Posición123n
Saltos desde el inicio012n − 1
Términoa₁a₁ + da₁ + 2da₁ + (n − 1)d

Contar siete saltos para llegar al octavo

Una progresión aritmética empieza en 5 y suma 3 cada vez. Halla a₈.

  1. Contamos los saltos

    8 − 1 = 7.
  2. Calculamos el cambio total

    7 · 3 = 21.
  3. Lo añadimos al comienzo

    5 + 21 = 26.
Resultado

a₈ = 26.

Lo comprobamos

Para n = 1, la misma fórmula añade cero saltos y devuelve cinco.

Una diferencia negativa

a₁ = 12 y d = −3. Halla a₅.

  1. Contamos cuatro saltos

    5 − 1 = 4.
  2. Calculamos el cambio

    4 · (−3) = −12.
  3. Actualizamos el valor

    12 − 12 = 0.
Resultado

a₅ = 0.

Lo comprobamos

La lista 12, 9, 6, 3, 0 confirma el quinto lugar.

5. En una progresión geométrica repetimos un factor constante

La sucesión 16, 8, 4, 2, 1… se obtiene multiplicando cada vez por 1/2. Ese factor fijo se llama razón r.

Una progresión geométrica cumple aₙ₊₁ = r · aₙ.

Con una razón entre cero y uno y un comienzo positivo, los valores disminuyen sin hacerse negativos.

El factor repetido también puede disminuir los valores
16×1/28×1/24×1/22×1/21Cada paso conserva la misma razón16 · (1/2)⁴ = 1 en la posición 5
La progresión 16,8,4,2,1 se obtiene multiplicando por un medio en cada paso. Hay cuatro pasos desde el primer término hasta el quinto: a_5=16·(1/2)^4=1. La razón es positiva y menor que uno.

De a₁ a aₙ hacemos n − 1 multiplicaciones por r.

Para r ≠ 0, podemos escribir aₙ = a₁rⁿ⁻¹.
Con a₁ = 16 y r = 1/2, el quinto término es 16 · (1/2)⁴ = 1.

Si r = 0, la recurrencia da el término inicial y después ceros; lo tratamos directamente para no usar 0⁰ en el primer lugar.

Un factor mayor que uno

Una progresión geométrica tiene a₁ = 3 y r = 2. Halla a₅.

  1. Contamos los factores repetidos

    Hay cuatro pasos.

  2. Calculamos

    3 · 2⁴ = 3 · 16 = 48.
Resultado

a₅ = 48.

Lo comprobamos

Los términos 3, 6, 12, 24, 48 muestran cuatro multiplicaciones, no cinco.

Una razón negativa alterna signos

a₁ = 2 y r = −3. Halla los cuatro primeros términos.

  1. Primer término dado

    2.

  2. Repetimos el mismo factor

    2 · (−3) = −6; (−6)(−3) = 18; 18(−3) = −54.
Resultado

Son 2, −6, 18 y −54.

Lo comprobamos

No tiene que ser una lista creciente para ser geométrica: lo constante es el factor.

6. Diferencia constante y cociente constante son comprobaciones distintas

Para comprobar una progresión aritmética restamos cada término menos el anterior. Si la regla asegura que esas diferencias son siempre la misma d, tenemos el modelo aritmético. Para una geométrica, comprobamos que cada término es el anterior multiplicado por una misma r.

Cuando el término anterior no es cero, podemos obtener r con el cociente siguiente/anterior. Si aparece cero, ese cociente puede no existir: volvemos a la regla multiplicativa. Una sucesión constante no nula es un ejemplo que cumple ambos modelos: diferencia cero y razón uno. No son etiquetas necesariamente excluyentes.

Distinguir suma de producto

Bajo la regla dada «multiplica por dos», la lista empieza 3, 6, 12, 24. Compara diferencias y razón.

  1. Restamos vecinos

    6 − 3 = 3; 12 − 6 = 6; 24 − 12 = 12.

    No son constantes.

  2. Dividimos vecinos no nulos

    6/3 = 12/6 = 24/12 = 2.
Resultado

Es geométrica de razón dos; no es aritmética.

Lo comprobamos

La regla está dada para toda la sucesión, no solo deducida de los primeros cuatro valores.

Una sucesión que satisface las dos reglas

La regla dice que todos los términos son cinco. ¿Es aritmética y geométrica?

  1. Calculamos la diferencia

    5 − 5 = 0 en cada paso.
  2. Calculamos el factor

    5/5 = 1 en cada paso.
Resultado

Sí: aritmética con d = 0 y geométrica con r = 1.

Lo comprobamos

No hace falta que los valores aumenten para pertenecer a estas familias.

7. Unos pocos términos no deciden una única continuación

La lista 1, 2, 4 puede continuar con ocho si la regla es duplicar. También puede continuar con siete si empezamos en uno y sumamos sucesivamente uno, luego dos, luego tres… Las dos reglas producen los mismos tres primeros valores.

Por eso distinguimos observar un patrón que parece razonable de tener una regla especificada. En un ejercicio puede pedirse proponer una continuación, pero no la presentamos como única sin condiciones. Para calcular un término lejano con una fórmula, necesitamos que esa fórmula sea la regla dada o esté justificada por el problema.

Dos continuaciones posibles

Da dos reglas que empiecen 2, 4 y después tengan terceros términos distintos.

  1. Primera regla

    Empezar en dos y sumar dos: 2, 4, 6…

  2. Segunda regla

    Empezar en dos y multiplicar por dos: 2, 4, 8…

Resultado

Las continuaciones 6 y 8 son posibles bajo reglas distintas.

Lo comprobamos

Coincidir en los primeros dos lugares no obliga a coincidir en los siguientes.

Un modelo sí puede estar fijado

Nos dicen que una progresión es aritmética y sus dos primeros términos son 4 y 9. ¿Podemos hallar el tercero?

  1. Usamos la condición aritmética

    La diferencia debe conservarse.

  2. Hallamos la diferencia

    9 − 4 = 5.
  3. Avanzamos una vez más

    9 + 5 = 14.
Resultado

Sí; el tercero es 14 porque la condición aritmética fija la regla.

Lo comprobamos

Sin esa condición, cuatro y nueve por sí solos permitirían otras continuaciones.

8. Revisamos índices, número de pasos y condición inicial

Una fórmula correcta debe devolver el primer término al sustituir el índice inicial. aₙ = a₁ + nd falla si empezamos en uno: en n = 1 ya habría añadido un salto. La escritura con n − 1 conserva cero pasos al inicio.

En una recurrencia comprobamos cada avance desde el dato anterior; en una fórmula explícita sustituimos el índice directamente. Comparar ambos caminos en un término pequeño ayuda a detectar si hemos contado un salto de más o confundido posición y valor.

Corregir un error de índice

Para a₁ = 8 y d = 2 alguien propone aₙ = 8 + 2n. Revísalo.

  1. Probamos el primer índice

    Con n = 1 la propuesta da diez, pero debía dar ocho.

  2. Contamos los saltos correctamente

    En la posición n hay n − 1 saltos.

  3. Corregimos

    aₙ = 8 + 2(n − 1).
Resultado

La fórmula correcta es 8 + 2(n − 1).

Lo comprobamos

En n = 1 devuelve ocho y en n = 2 devuelve diez.

Comprobar por recurrencia y fórmula

a₁ = 4 y aₙ₊₁ = 2aₙ. Halla a₄ por dos vías.

  1. Recurrencia

    4, 8, 16, 32.

  2. Fórmula explícita

    a₄ = 4 · 2³ = 4 · 8 = 32.
  3. Comparamos los pasos

    De la posición uno a la cuatro hay tres multiplicaciones.

Resultado

a₄ = 32 por las dos vías.

Lo comprobamos

El exponente tres cuenta los avances; el subíndice cuatro nombra la llegada.

Ahora lo resolvemos de principio a fin.

EJEMPLO RESUELTO 1

Diferencia constante

La regla es sumar 4 y el primer término es 3. Halla a₁₀.

  1. Identificamos el modelo

    Se suma la misma cantidad, cuatro: es aritmética.

  2. Anotamos el inicio

    a₁ = 3 y d = 4.
  3. Contamos los saltos al décimo

    10 − 1 = 9 saltos.
  4. Calculamos el cambio acumulado

    9 · 4 = 36.
  5. Añadimos el valor inicial

    3 + 36 = 39.
    Por tanto, a₁₀ = 39.
Resultado

39.

Lo comprobamos

La fórmula aₙ=3+4(n−1) reproduce 3,7,11.

EJEMPLO RESUELTO 2

Recurrencia

a₁=2 y aₙ₊₁=3aₙ. Halla a₄.

  1. Leemos la recurrencia

    Cada término siguiente es el anterior multiplicado por tres.

  2. Comenzamos en el primer dato

    a₁ = 2.
  3. Hallamos el segundo

    a₂ = 3 · 2 = 6.
  4. Hallamos el tercero

    a₃ = 3 · 6 = 18.
  5. Hallamos el cuarto

    a₄ = 3 · 18 = 54.
  6. Comprobamos el número de factores

    2 · 3³ = 54: tres avances desde el primero hasta el cuarto.

Resultado

54.

Lo comprobamos

La fórmula 2·3ⁿ⁻¹ da 2·27=54.

Los símbolos que hemos usado

n
Índice o posición; aquí toma los enteros positivos 1, 2, 3, …
aₙ
Término de la sucesión situado en la posición n.
a₁
Primer término según la convención de empezar en 1.
aₙ₊₁
Término inmediatamente posterior a aₙ.
d
Diferencia constante en una progresión aritmética.
q
Razón multiplicativa constante de una progresión geométrica.
Regla explícita
Fórmula que obtiene aₙ directamente a partir de n.
Recurrencia
Regla que obtiene nuevos términos usando términos anteriores y datos iniciales.

Ahora te toca a ti.

Tienes cinco ejercicios. Inténtalos; las pistas te ayudan si te atascas.

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