Fórmula Recursiva

Funciones y Álgebra Avanzada

Una fórmula recursiva define cada término de una sucesión usando uno o más términos anteriores, junto con un valor inicial.

Definition

Una fórmula recursiva indica cómo encontrar el siguiente término de una sucesión usando el término (o términos) anterior, siempre partiendo de un primer término dado y construyendo hacia adelante. Las sucesiones aritméticas usan $a_n = a_{n-1} + d$, las geométricas usan $a_n = r \cdot a_{n-1}$, y la sucesión de Fibonacci usa los dos términos anteriores, $a_n = a_{n-1} + a_{n-2}$ con $a_1 = 1$, $a_2 = 1$. Formalmente, una fórmula recursiva define una sucesión mediante una relación de recurrencia $a_n = F(a_{n-1}, \ldots, a_{n-k})$ con $k$ condiciones iniciales; las recurrencias lineales con coeficientes constantes pueden resolverse en forma cerrada usando el polinomio característico, y si $r_1, \ldots, r_k$ son sus raíces distintas, la solución general es $a_n = \sum C_i r_i^n$.

Example

Con $a_1 = 3$ y $a_{n+1} = a_n + 5$: $3$, luego $3+5=8$, luego $8+5=13$, luego $13+5=18$, generando $3, 8, 13, 18, \ldots$ Una fórmula recursiva geométrica $a_1 = 5$, $a_n = 3 \cdot a_{n-1}$ da $5, 15, 45, 135, 405, \ldots$, aunque encontrar $a_{10}$ de esta manera requiere calcular cada término anterior. Para Fibonacci, $a_n = a_{n-1} + a_{n-2}$, la ecuación característica $x^2 = x + 1$ tiene raíces $\phi = (1 + \sqrt{5})/2$ y $\psi = (1 - \sqrt{5})/2$, dando la fórmula de Binet $a_n = (\phi^n - \psi^n) / \sqrt{5}$.

Key Insight

Recursivo significa "definido en términos de sí mismo": necesitas un punto de partida y una regla para avanzar, sin el primer término no puedes empezar, y las fórmulas recursivas suelen ser más simples de escribir pero requieren calcular cada término anterior para llegar a uno específico, a diferencia de las fórmulas explícitas que son más eficientes para $n$ grande. La conexión entre recurrencias lineales y polinomios característicos refleja la conexión entre las EDO lineales y sus ecuaciones características, revelando un paralelismo estructural profundo entre la matemática discreta y la continua.