Sequência

lista ordenada de elementos em matemática
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Em matemática, uma sequência ou sucessão é uma função cujo domínio é um conjunto contável totalmente ordenado. Define-se o tamanho de uma sequência pelo número de elementos que esta possui, podendo existir sequências infinitas ou finitas. [1]

A sequência também é caracterizada pelo comportamento de seus termos, podendo ser crescente, decrescente, não crescente ou não decrescente. As sequências também podem ser recorrentes, sendo cada termo definido por uma relação que envolve um ou mais termos anteriores. Exemplos conhecidos de sequência são as progressões aritméticas, progressões geométricas e a sequência de Fibonacci, sendo esta última uma sequência recorrente. A análise real inclui o estudo dos limites de sequências de números reais.

Definição e notaçãoEditar

Uma sequência é um conjunto de números que são dispostos em uma ordem, onde cada número é chamado de termo. O termo é escrito da forma  , sendo   a posição ou ordem do termo. Essa ordem é definida segundo a lei de formação da sequência. [2][3][4]

Em análise matemática, diz-se uma sequência como uma função  , definida sobre um subconjunto   dos números naturais que toma elementos no conjunto  .[5]

Para sequências, denota-se usualmente o valor de   em   por   em vez de   Este termo   é dito ser o  -ésimo termo da sequência. A notação   é usada para denotar a sequência  , cujos índices são tomados no conjunto  . Quando o conjunto dos índices   está subentendido, normalmente escrevemos   ou, simplesmente,  . Por extenso, escrevemos  . Observamos, ainda, que as notações   e   também são encontradas, embora estas se confundem com a notação usual para conjuntos.[6][7][8][9][10]

Sequências infinitasEditar

Uma sequência numérica infinita é uma função  , cujo domínio é o conjunto dos número naturais[8][9][10]. Com menos formalidade, uma sequência infinita é uma sequência em que todo termo possui um sucessor. Alguns exemplos são:

  • a sequência de números pares (2, 4, 6,...);
  • a sequência de números primos (2, 3, 5, 7,...);
  • a sequência de aproximações por falta para   (3; 3,1; 3,14; 3,141; 3,1416,...);
  • a sequência constante (1, 1, 1, 1, 1,...).

Sequências bi-infinitasEditar

No estudo de dinâmica simbólica[11], é usado o conceito de uma sequência bi-infinita: uma sequência que é indexada não por  , mas por  . Assim, usa-se a notação  para se referir a sequência  . Também usa-se a notação mais compacta   com um ponto separando a parte com índices negativos da parte com índices naturais.

Sequência limitadaEditar

Uma sequência é chamada limitada quando existem números reais   e   onde todos os termos de   possuem valores entre esses dois números, ou seja,   para todo  . Quando os valores   e   são simétricos (  e  ), ou seja,  , o intervalo   é chamado de simétrico. Uma sequência é limitada superiormente (ou limitada à direita) quando se tem um número real   tal que  , de modo que todos os termos pertencem ao intervalo  . Da mesma forma,   é limitada inferiormente (ou limitada à esquerda) quando se tem um número real   tal que  , de modo que todos os termos pertencem ao intervalo  . Se a sequência não é limitada, diz-se que ela é ilimitada.[8]

Sequência de números reaisEditar

 Ver artigo principal: Sequência de números reais

Em análise matemática, uma sequência de números reais é uma função real cujo domínio é o conjunto dos números naturais. Isto é, uma sequência de números reais   é uma função  . O estudo destas sequências traz resultados importantes para o estudo de funções reais [8][9]. São exemplos de sequências reais:

  •  ;
  •  ;
  •  ;

Limite de uma SequênciaEditar

 Ver artigo principal: Limite de uma sequência

Uma sequência pode ser definida como convergente ou divergente. Quando se afirma que uma sequência é convergente, significa que ela possui um limite, ou seja, existe um número real   que, na medida em que o índice   cresce, os termos de   vão se tornando mais próximos desse número real  . Quando não há limite finito, diz-se que a sequência diverge.[8][9]

  • Sequências monótonas

As sequências monótonas são todas as sequências crescentes, não-decrescentes, decrescentes e não-crescentes [8]:

  • Sequência crescente: quando  , ou seja,  , para todo  ;
  • Sequência não-decrescente: quando  , ou seja,  , para todo  ;
  • Sequência decrescente: quando  , ou seja,  , para todo  ;
  • Sequência não-crescente: quando  , ou seja,  , para todo  .

Nota-se que uma sequência decrescente, pela definição, é uma sequência não-crescente. Da mesma forma, uma sequência crescente é uma sequência não-decrescente.

ExemplosEditar

  •   é crescente pois  ;
  •   é decrescente pois  ;
  •   é não decrescente pois  ;
  •   é não crescente pois  .

Sequências definidas de forma recursivaEditar

Diz-se que uma sequência   está recursivamente definida quando são dados o seu primeiro termo   e uma lei explícita que relaciona seu  -ésimo termo,   com um ou mais termos anteriores, i.e., é explicitamente dada uma função  , Em outras palavras, uma sequência recursivamente definida é aquela em que seu termo é dado em função de um ou mais termos anteriores a ele[9]. Sequências definidas recursivamente são, também, chamadas de sequências indutivas ou recorrentes.

Abaixo são apresentadas algumas sequências recorrentes comumente estudas.

Progressão AritméticaEditar

 Ver artigo principal: Progressão aritmética

Em uma progressão aritmética (P.A.), cada termo é igual à soma do termo anterior com uma constante denominada "razão da P.A.". Essa razão é geralmente representada pela letra  . Escreve-se, então:   ou  , onde   e   são constantes previamente definidas.

Exemplos
  •  
  •  
  •  

Progressão GeométricaEditar

 Ver artigo principal: Progressão geométrica

Em uma progressão geométrica (P.G.), cada termo é igual ao produto do termo anterior por uma constante denominada "razão da P.G.". Ou seja,   é uma progressão geométrica quando  ,  , tendo sido dados o primeiro termo   e a razão  .

Exemplos
  •  
  •  
  •  

Sequência de FibonacciEditar

 Ver artigo principal: Sequência de Fibonacci
 
Espiral baseada na sequência de Fibonacci.

A sequência de Fibonacci   é definida por  ,   e  , para , ou seja:

 

Método para extração da raiz quadradaEditar

 
Exemplo ilustrativo do método da raiz quadrada.

Um método numérico para extração da raiz quadrada pode ser elaborado a partir de uma sequência recorrente. Dado um número positivo qualquer  , com o objetivo de encontrar um número   positivo tal que  , supõe-se que é conhecida apenas uma aproximação   para  . Nota-se que:

 

e, observa-se que:

  1.   é um valor entre   e  ;
  2. se a aproximação   aumenta de valor, então o fator   diminui e vice-versa;
  3.   é solução de  , se  .

Destas observações, infere-se que uma boa aproximação para   pode ser obtida tomando-se a média aritmética entre   e  , ou seja:

 .

Agora,   é uma nova aproximação de   e, repetindo o argumento acima, temos que a média:

 

é uma aproximação para   ainda melhor que  .

Seja, então,   a sequência definida recursivamente por:

 .

Pode-se mostrar que   converge para  . Esta sequência tem origem na Mesopotâmia (séc. XVIII a.C.) e é talvez o método mais eficiente para extração da raiz quadrada.[9]

SubsequênciaEditar

 Ver artigo principal: Subsequência

Uma subsequência é uma sequência gerada da exclusão de termos de uma determinada sequência de números reais.[9] Pode-se citar como exemplos:

  • A sequência de números pares é uma subsequência da sequência dos números naturais;
  • A sequência de números inteiros é uma subsequência da sequência dos números racionais.

Nota-se que uma subsequência de uma sequência é uma restrição dessa sequência a um subconjunto infinito do conjunto dos números naturais. Ou seja, ao se restringir os índices dos termos da subsequência obtém-se uma nova sequência retirada da sequência de origem.

Ver tambémEditar

Referências

  1. Introduction to Real Analysis - Robert G. Bartle, Donald R. Sherbert, página 53
  2. Ribeiro, Jackson (2010). Matemática: ciência, linguagem e tecnologia. São Paulo: Scipione. ISBN 9788526277304 
  3. Paiva, Manoel Rodrigues (2010). Matemática: Paiva. São Paulo: Moderna. ISBN 9788516068318 
  4. Nery, Chico (2001). Matemática para ensino médio: volume único. São Paulo: Saraiva. ISBN 8502035266 
  5. LIMA, Elon Lages. Curso de análise. Rio de Janeiro: IMPA, 2004, 11ª ed., vol. 1, cap. 4, p. 100.
  6. CATTAI, Adriano Pedreira. Análise matemática I. Universidade do Estado da Bahia (UNEB). 2º semestre 2008. Disponível em: <http://files.cattai.webnode.com/200000018-891b68b0de/analiseUM_cattai_uneb.pdf>. Acessado em: 16 de dezembro de 2014. Página 38.
  7. Halmos, Paul R. (2001). Teoria ingênua do conjuntos. Rio de Janeiro: Editora Ciencia Moderna. ISBN 9788573931419 
  8. a b c d e f Lima, Elon Lages (2013). Curso de Análise - Volume 1 14 ed. [S.l.]: IMPA. ISBN 9788524401183 
  9. a b c d e f g Ávila, Geraldo (1995). Introdução à Análise Matemática. [S.l.]: Edgard Blücher. ISBN 8521201680 
  10. a b Ávila, Geraldo Severo de Souza (2006). Análise Matemática para Licenciatura 3 ed. São Paulo: Blucher. p. 73. ISBN 978-85-212-0395-7 
  11. Lind, Douglas; Marcus, Brian (1996). An Introduction To Symbolic Dynamics and Coding. [S.l.: s.n.] ISBN 978-0521551243 

BibliografiaEditar

  • Ávila, Geraldo Severo de Souza. Análise matemática para licenciatura. Edgard Blucher. ISBN 85-212-0295-4
  • Lima, Elon Lages. Análise real. Rio de Janeiro: IMPA.
  • Rudin, W. Principles of Mathematical Analysis. 2 ed. New York, McGraw-Hill, 1964.
  • Michael Spivak. Calculus. Publish or Perish, 2008. ISBN 978-0-914098-91-1.