Som

Moderators: ArcherBarry, Fuzzwood

Reageer
Gebruikersavatar
Berichten: 581

Som

Kan iemand me vertellen hoe ik het volgende kan bewijzen:
\( \sum_{k=0}^{n} \left( \frac{k}{2^k} \right)=2-(n-2)2^{-n}\)


Ik weet dat
\( \sum_{k=0}^{n}k =\frac{n(n-1)}{2}\)
en dat
\( \sum_{k=0}^{n} \left( \frac{1}{2^k} \right)= 2-2^{-n}\)


maar weet niet goed hoe ik hieraan moet beginnen...?
---WAF!---

Berichten: 7.068

Re: Som

Volledige inductie. (overigens zie ik niet hoe die relatie waar is.)

Gebruikersavatar
Berichten: 581

Re: Som

(overigens zie ik niet hoe die relatie waar is.)
Inderdaad, moest + ipv - zijn:
\( \sum_{k=0}^{n} \left( \frac{k}{2^k} \right)=2-(n+2)2^{-n}\)


Inductie kan natuurlijk, maar daar moet je natuurlijk wel het antwoord op voorhand 'vermoeden'. Ik was in feite op zoek naar een methode om zelf de antwoorden op gelijkaardige problemen te kunnen 'vinden'. Bvb op
\( \sum_{k=0}^{n} \left( k \cdot (2^k) \right)=? \)
---WAF!---

Berichten: 7.068

Re: Som

Begin met de meetkundige reeks:
\(\sum_{k=0}^n r^k = \frac{1-r^{n+1}}{1-r}\)
Differentieer beide kanten naar r.

Gebruikersavatar
Berichten: 368

Re: Som

Inductie kan natuurlijk, maar daar moet je natuurlijk wel het antwoord op voorhand 'vermoeden'.
Kan een vermoeden niet komen door achtereenvolgens de som te berekenen voor

n=1, 2, 3, 4, 5 , en 6

en dan in die resultaten een regelmaat te ontdekken.

en daarna het vermoeden te staven door volledige inductie
Het eindig getal π verenigt het eindige met het transcendente.

De eindige cirkel bereikt het oneindige in zijn isotrope punten.

Gebruikersavatar
Berichten: 581

Re: Som

Differentieer beide kanten naar r.
Ja, natuurlijk, dat had ik moeten weten (was dat al 's tegengekomen maar had het hier niet direct door)

Ik heb de 2 identiteiten kunnen bewijzen door r gelijk te stellen aan 2 of aan 1/2. Bedankt.
Fernand schreef:Kan een vermoeden niet komen door achtereenvolgens de som te berekenen voor

n=1, 2, 3, 4, 5 , en 6

en dan in die resultaten een regelmaat te ontdekken.
Dat lukt mij niet direct... alhoewel ik er wel een regelmaat in zie:
\( 0, \frac{1}{2}, \frac{4}{4}, \frac{11}{8}, \frac{26}{16}, \frac{57}{32}, \frac{120}{64}, \frac{247}{128}, \frac{502}{256}, \ldots\)
(het verschil tussen de tellers is dat telkens 1 minder dan een macht van 2 en de noemer is telkens een macht van 2)

Maar ik kan daar zo geen formule aan vastplakken...
---WAF!---

Gebruikersavatar
Berichten: 368

Re: Som

Westy schreef:Dat lukt mij niet direct... alhoewel ik er wel een regelmaat in zie:
\( 0, \frac{1}{2}, \frac{4}{4}, \frac{11}{8}, \frac{26}{16}, \frac{57}{32}, \frac{120}{64}, \frac{247}{128}, \frac{502}{256}, \ldots\)
Inderdaad, dat ziet er in dit geval moeilijk uit :-(

Het enige dat ik daarvoor gevonden heb is een recursieformule

Noem S(n) die som

S(0) = 0

voor n > 0 geldt

S(n) = 1+ S(n-1)/2 - 2^(-n)

Dit is maar een schamele troost , het is een differentievergelijking maar ze is niet lineair.

Misschien is het voor andere sommen eenvoudiger ....

Er zal wel geen algemeen geldende methode te vinden zijn.

succes
Het eindig getal π verenigt het eindige met het transcendente.

De eindige cirkel bereikt het oneindige in zijn isotrope punten.

Gebruikersavatar
Berichten: 581

Re: Som

Het was idd de bedoeling om een gesloten formule te vinden, zonder recursie.

Toch bedankt voor de moeite!
---WAF!---

Gebruikersavatar
Berichten: 368

Re: Som

Toch iets gevonden, maar natuurlijk juist voor die bepaalde som
\( \sum_{k=0}^{n} \left( k \cdot (2^{-k}) )\)
Schrijf de termen van die som term per term (0 laten we weg)
\( 2^{-1} \)
\( 2^{-2} + 2^{-2} \)

\( 2^{-3} + 2^{-3} + 2^{-3} \)
\( \ldots \)
\( 2^{-n} + 2^{-n} + 2^{-n} + 2^{-n}+ \ldots + 2^{-n} \)
In de kolommen onstaan termen van een meetkundige rij.

Deze kan je optellen tot een som.

Dan krijg je n sommen.

In de som van die sommen staat opnieuw een meetkundige rij en die tel je ook op.

Tenslotte vind je

Som =
\( 2 - 2^{1-n} - n 2^{-n} \)
Het eindig getal π verenigt het eindige met het transcendente.

De eindige cirkel bereikt het oneindige in zijn isotrope punten.

Gebruikersavatar
Berichten: 581

Re: Som

Fernand schreef:Tenslotte vind je

Som =
\( 2 - 2^{1-n} - n 2^{-n} \)
Deze methode werkt goed en is zeer mooi. Bedankt.

Ik kan op deze wijze ook bvb
\( \sum_{k=0}^{n} \left( k \cdot (2^k) \right)=2+(n-1) \cdot 2^{n-1} \)
bewijzen op een andere methode dan degene die Evilbro aangaf (Differentieren van machtreeksen).

Leuk.
---WAF!---

Reageer