Pregunta

(a) Compute the values of \( u_{1} \) and \( u_{2} \) when the difference equations and initial values are as given below. (i) \( u_{n+1}=4 u_{n}\left(u_{n}-5\right), u_{0}=7 \) (ii) \( u_{n+1}=\frac{u_{n}}{3}-\frac{1}{2 u_{n}}, u_{0}=1 \).

Ask by Flynn Santiago. in South Africa
Feb 03,2025

Solución de tutoría real

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Responder

\( u_1 = 56 \) and \( u_2 = 11424 \) for the first problem, and \( u_1 = -\frac{1}{6} \) and \( u_2 = \frac{53}{18} \) for the second problem.

Solución

Let's compute the values of \( u_1 \) and \( u_2 \) for each of the given difference equations. ### (i) \( u_{n+1} = 4 u_n (u_n - 5) \) with \( u_0 = 7 \) 1. **Compute \( u_1 \):** \[ u_1 = 4 u_0 (u_0 - 5) = 4 \times 7 \times (7 - 5) = 4 \times 7 \times 2 = 56 \] 2. **Compute \( u_2 \):** \[ u_2 = 4 u_1 (u_1 - 5) = 4 \times 56 \times (56 - 5) = 4 \times 56 \times 51 \] \[ 56 \times 51 = 2856 \quad \text{(since } 56 \times 50 = 2800 \text{ and } 56 \times 1 = 56\text{)} \] \[ u_2 = 4 \times 2856 = 11424 \] **Results for (i):** - \( u_1 = 56 \) - \( u_2 = 11424 \) --- ### (ii) \( u_{n+1} = \frac{u_n}{3} - \frac{1}{2 u_n} \) with \( u_0 = 1 \) 1. **Compute \( u_1 \):** \[ u_1 = \frac{u_0}{3} - \frac{1}{2 u_0} = \frac{1}{3} - \frac{1}{2 \times 1} = \frac{1}{3} - \frac{1}{2} = -\frac{1}{6} \] 2. **Compute \( u_2 \):** \[ u_2 = \frac{u_1}{3} - \frac{1}{2 u_1} = \frac{-\frac{1}{6}}{3} - \frac{1}{2 \times \left(-\frac{1}{6}\right)} = -\frac{1}{18} + 3 = \frac{53}{18} \] \[ \text{(Since } 3 = \frac{54}{18} \text{ and } \frac{54}{18} - \frac{1}{18} = \frac{53}{18}\text{)} \] **Results for (ii):** - \( u_1 = -\frac{1}{6} \) - \( u_2 = \frac{53}{18} \) --- **Final Answer:** Problem i Answer:  \( u_{1} = 56 \) and \( u_{2} = 11424 \). Problem ii Answer:  \( u_{1} = -\dfrac{1}{6} \) and \( u_{2} = \dfrac{53}{18} \).

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Extra Insights

To find the values of \( u_{1} \) and \( u_{2} \) for the given difference equations, we will substitute the initial values \( u_{0} \) into the recurrence relations to compute each subsequent term. (i) For the equation \( u_{n+1}=4 u_{n}\left(u_{n}-5\right) \) with \( u_{0}=7 \): 1. **Calculate \( u_{1} \)**: \[ u_{1} = 4 u_{0} (u_{0} - 5) = 4 \cdot 7 (7 - 5) = 4 \cdot 7 \cdot 2 = 56 \] 2. **Calculate \( u_{2} \)**: \[ u_{2} = 4 u_{1} (u_{1} - 5) = 4 \cdot 56 (56 - 5) = 4 \cdot 56 \cdot 51 = 11424 \] Thus, for \( u_{0}=7 \), we have \( u_{1} = 56 \) and \( u_{2} = 11424 \). (ii) For the equation \( u_{n+1}=\frac{u_{n}}{3}-\frac{1}{2 u_{n}} \) with \( u_{0}=1 \): 1. **Calculate \( u_{1} \)**: \[ u_{1} = \frac{u_{0}}{3} - \frac{1}{2 u_{0}} = \frac{1}{3} - \frac{1}{2 \cdot 1} = \frac{1}{3} - \frac{1}{2} \] To get a common denominator (which is 6), we have: \[ u_{1} = \frac{2}{6} - \frac{3}{6} = -\frac{1}{6} \] 2. **Calculate \( u_{2} \)**: \[ u_{2} = \frac{u_{1}}{3} - \frac{1}{2 u_{1}} = \frac{-\frac{1}{6}}{3} - \frac{1}{2 \left(-\frac{1}{6}\right)} = -\frac{1}{18} + 3 = \frac{-1 + 54}{18} = \frac{53}{18} \] Thus, for \( u_{0}=1 \), we have \( u_{1} = -\frac{1}{6} \) and \( u_{2} = \frac{53}{18} \).

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