Când studiezi algebra în scoala de invatamant general(Clasa a 9-a) Una dintre subiectele importante este studiul șirurilor numerice, care includ progresii - geometrice și aritmetice. În acest articol, vom lua în considerare o progresie aritmetică și exemple cu soluții.

Ce este o progresie aritmetică?

Pentru a înțelege acest lucru, este necesar să se dea o definiție a progresiei luate în considerare, precum și să se dea formulele de bază care vor fi utilizate în continuare în rezolvarea problemelor.

Aritmetică sau este un astfel de set de numere raționale ordonate, fiecare membru al cărora diferă de cel precedent printr-o valoare constantă. Această valoare se numește diferență. Adică, cunoscând orice membru al unei serii ordonate de numere și diferența, puteți restabili întreaga progresie aritmetică.

Să luăm un exemplu. Următoarea succesiune de numere va fi o progresie aritmetică: 4, 8, 12, 16, ..., deoarece diferența în acest caz este 4 (8 - 4 = 12 - 8 = 16 - 12). Dar mulțimea numerelor 3, 5, 8, 12, 17 nu mai poate fi atribuită tipului de progresie considerat, deoarece diferența pentru aceasta nu este o valoare constantă (5 - 3 ≠ 8 - 5 ≠ 12 - 8 ≠ 17 - 12).

Formule importante

Vom oferi acum formulele de bază care vor fi necesare pentru a rezolva probleme folosind o progresie aritmetică. Notează prin simbol a n al-lea membru secvențe în care n este un număr întreg. Diferența este notată de litera latină d. Atunci următoarele expresii sunt adevărate:

1. Pentru a determina valoarea celui de-al n-lea termen, formula este potrivită: a n \u003d (n-1) * d + a 1.
2. Pentru a determina suma primilor n termeni: S n = (a n + a 1)*n/2.

Pentru a înțelege orice exemplu de progresie aritmetică cu o soluție în clasa a 9-a, este suficient să ne amintim aceste două formule, deoarece orice probleme de tipul luat în considerare sunt construite pe utilizarea lor. De asemenea, nu uitați că diferența de progresie este determinată de formula: d = a n - a n-1 .

Exemplul #1: Găsirea unui membru necunoscut

Dăm un exemplu simplu de progresie aritmetică și formulele care trebuie folosite pentru rezolvare.

Să fie dată șirul 10, 8, 6, 4, ..., este necesar să găsim cinci termeni în ea.

Din condițiile problemei rezultă deja că primii 4 termeni sunt cunoscuți. Al cincilea poate fi definit în două moduri:

1. Să calculăm mai întâi diferența. Avem: d = 8 - 10 = -2. În mod similar, se poate lua oricare alți doi termeni stând unul lângă celălalt. De exemplu, d = 4 - 6 = -2. Deoarece se știe că d \u003d a n - a n-1, apoi d \u003d a 5 - a 4, de unde obținem: a 5 \u003d a 4 + d. Inlocuim valorile cunoscute: a 5 = 4 + (-2) = 2.
2. A doua metodă necesită, de asemenea, cunoașterea diferenței progresiei în cauză, așa că mai întâi trebuie să o determinați, așa cum se arată mai sus (d = -2). Știind că primul termen a 1 = 10, folosim formula pentru numărul n al șirului. Avem: a n \u003d (n - 1) * d + a 1 \u003d (n - 1) * (-2) + 10 \u003d 12 - 2 * n. Înlocuind n = 5 în ultima expresie, obținem: a 5 = 12-2 * 5 = 2.

După cum puteți vedea, ambele soluții duc la același rezultat. Rețineți că în acest exemplu diferența d a progresiei este negativă. Astfel de secvențe se numesc descrescătoare deoarece fiecare termen succesiv este mai mic decât cel anterior.

Exemplul #2: diferența de progresie

Acum să complicăm puțin sarcina, să dăm un exemplu despre cum să găsim diferența unei progresii aritmetice.

Se știe că în unele progresii algebrice primul termen este egal cu 6, iar al 7-lea termen este egal cu 18. Este necesar să găsim diferența și să restabilim această secvență la al 7-lea termen.

Să folosim formula pentru a determina termenul necunoscut: a n = (n - 1) * d + a 1 . Înlocuim datele cunoscute din condiție în ea, adică numerele a 1 și a 7, avem: 18 \u003d 6 + 6 * d. Din această expresie, puteți calcula cu ușurință diferența: d = (18 - 6) / 6 = 2. Astfel, s-a răspuns la prima parte a problemei.

Pentru a restabili secvența celui de-al 7-lea membru, ar trebui să utilizați definiția unei progresii algebrice, adică a 2 = a 1 + d, a 3 = a 2 + d și așa mai departe. Ca rezultat, restabilim întreaga secvență: a 1 = 6, a 2 = 6 + 2=8, a 3 = 8 + 2 = 10, a 4 = 10 + 2 = 12, a 5 = 12 + 2 = 14 , a 6 = 14 + 2 = 16 și 7 = 18.

Exemplul #3: realizarea unei progresii

Să complicăm și mai mult starea problemei. Acum trebuie să răspundeți la întrebarea cum să găsiți o progresie aritmetică. Putem da următorul exemplu: se dau două numere, de exemplu, 4 și 5. Este necesar să se facă o progresie algebrică astfel încât încă trei termeni să se potrivească între aceștia.

Înainte de a începe să rezolvați această problemă, este necesar să înțelegeți ce loc vor ocupa numerele date în progresia viitoare. Deoarece vor mai exista trei termeni între ei, apoi un 1 \u003d -4 și un 5 \u003d 5. După ce am stabilit acest lucru, trecem la o sarcină similară celei anterioare. Din nou, pentru al n-lea termen, folosim formula, obținem: a 5 \u003d a 1 + 4 * d. De la: d \u003d (a 5 - a 1) / 4 \u003d (5 - (-4)) / 4 \u003d 2,25. Aici nu am primit o valoare întreagă a diferenței, dar este Numar rational, deci formulele pentru progresia algebrică rămân aceleași.

Acum să adăugăm diferența găsită la un 1 și să restabilim membrii lipsă ai progresiei. Obținem: a 1 = - 4, a 2 = - 4 + 2,25 = - 1,75, a 3 = -1,75 + 2,25 = 0,5, a 4 = 0,5 + 2,25 = 2,75, a 5 \u003d 2,75 + 2,25 \u, 50 care a coincis cu starea problemei.

Exemplul #4: primul membru al progresiei

Continuăm să dăm exemple de progresie aritmetică cu o soluție. În toate problemele anterioare, era cunoscut primul număr al progresiei algebrice. Acum luați în considerare o problemă de alt tip: să fie date două numere, unde a 15 = 50 și a 43 = 37. Este necesar să aflăm de la ce număr începe această succesiune.

Formulele care au fost folosite până acum presupun cunoașterea a 1 și d. Nu se știe nimic despre aceste cifre în starea problemei. Cu toate acestea, să scriem expresiile pentru fiecare termen despre care avem informații: a 15 = a 1 + 14 * d și a 43 = a 1 + 42 * d. Avem două ecuații în care există 2 mărimi necunoscute (a 1 și d). Aceasta înseamnă că problema se reduce la rezolvarea unui sistem de ecuații liniare.

Sistemul specificat este cel mai ușor de rezolvat dacă exprimați un 1 în fiecare ecuație și apoi comparați expresiile rezultate. Prima ecuație: a 1 = a 15 - 14 * d = 50 - 14 * d; a doua ecuație: a 1 \u003d a 43 - 42 * d \u003d 37 - 42 * d. Echivalând aceste expresii, obținem: 50 - 14 * d \u003d 37 - 42 * d, de unde diferența d \u003d (37 - 50) / (42 - 14) \u003d - 0,464 (sunt date doar 3 zecimale).

Cunoscând d, puteți folosi oricare dintre cele 2 expresii de mai sus pentru a 1 . De exemplu, mai întâi: a 1 \u003d 50 - 14 * d \u003d 50 - 14 * (- 0,464) \u003d 56,496.

Dacă există îndoieli cu privire la rezultat, îl puteți verifica, de exemplu, determinați al 43-lea membru al progresiei, care este specificat în condiție. Obținem: a 43 \u003d a 1 + 42 * d \u003d 56,496 + 42 * (- 0,464) \u003d 37,008. O mică eroare se datorează faptului că în calcule a fost utilizată rotunjirea la miimi.

Exemplul #5: Sumă

Acum să ne uităm la câteva exemple cu soluții pentru suma unei progresii aritmetice.

Să se dea o progresie numerică de următoarea formă: 1, 2, 3, 4, ...,. Cum se calculează suma a 100 dintre aceste numere?

Datorită dezvoltării tehnologiei informatice, această problemă poate fi rezolvată, adică adunăm secvențial toate numerele, ceea ce computerul va face imediat ce o persoană apasă tasta Enter. Problema poate fi însă rezolvată mental dacă acordați atenție că seria de numere prezentată este o progresie algebrică, iar diferența ei este 1. Aplicând formula pentru sumă, obținem: S n = n * (a 1 + a n) / 2 = 100 * (1 + 100) / 2 = 5050.

Este curios de observat că această problemă se numește „gaussiană”, întrucât la începutul secolului al XVIII-lea celebrul german, încă la vârsta de doar 10 ani, a putut să o rezolve în mintea lui în câteva secunde. Băiatul nu știa formula pentru suma unei progresii algebrice, dar a observat că, dacă adaugi perechi de numere situate la marginile șirului, obții întotdeauna același rezultat, adică 1 + 100 = 2 + 99. = 3 + 98 = ... și, deoarece aceste sume vor fi exact 50 (100 / 2), atunci pentru a obține răspunsul corect, este suficient să înmulțiți 50 cu 101.

Exemplul #6: suma termenilor de la n la m

Un alt exemplu tipic al sumei unei progresii aritmetice este următorul: având în vedere o serie de numere: 3, 7, 11, 15, ..., trebuie să aflați care va fi suma termenilor săi de la 8 la 14.

Problema este rezolvată în două moduri. Primul dintre ei implică găsirea de termeni necunoscuți de la 8 la 14 și apoi însumarea lor secvențială. Deoarece există puțini termeni, această metodă nu este suficient de laborioasă. Cu toate acestea, se propune rezolvarea acestei probleme prin a doua metodă, care este mai universală.

Ideea este de a obține o formulă pentru suma unei progresii algebrice între termenii m și n, unde n > m sunt numere întregi. Pentru ambele cazuri, scriem două expresii pentru suma:

1. S m \u003d m * (a m + a 1) / 2.
2. S n \u003d n * (a n + a 1) / 2.

Deoarece n > m, este evident că suma 2 o include pe prima. Ultima concluzie înseamnă că dacă luăm diferența dintre aceste sume și îi adăugăm termenul a m (în cazul luării diferenței, se scade din suma S n), atunci obținem răspunsul necesar la problemă. Avem: S mn \u003d S n - S m + a m \u003d n * (a 1 + a n) / 2 - m * (a 1 + a m) / 2 + a m \u003d a 1 * (n - m) / 2 + a n * n / 2 + a m * (1- m / 2). Este necesar să se înlocuiască formule pentru a n și a m în această expresie. Atunci obținem: S mn = a 1 * (n - m) / 2 + n * (a 1 + (n - 1) * d) / 2 + (a 1 + (m - 1) * d) * (1 - m / 2) = a 1 * (n - m + 1) + d * n * (n - 1) / 2 + d * (3 * m - m 2 - 2) / 2.

Formula rezultată este oarecum greoaie, totuși, suma S mn depinde doar de n, m, a 1 și d. În cazul nostru, a 1 = 3, d = 4, n = 14, m = 8. Înlocuind aceste numere, obținem: S mn = 301.

După cum se poate observa din soluțiile de mai sus, toate problemele se bazează pe cunoașterea expresiei pentru al n-lea termen și a formulei pentru suma mulțimii primilor termeni. Înainte de a începe să rezolvați oricare dintre aceste probleme, este recomandat să citiți cu atenție condiția, să înțelegeți clar ce doriți să găsiți și abia apoi să continuați cu soluția.

Un alt sfat este să depuneți eforturi pentru simplitate, adică dacă puteți răspunde la întrebare fără a utiliza calcule matematice complexe, atunci trebuie să faceți exact asta, deoarece în acest caz probabilitatea de a face o greșeală este mai mică. De exemplu, în exemplul unei progresii aritmetice cu soluția nr. 6, se poate opri la formula S mn \u003d n * (a 1 + a n) / 2 - m * (a 1 + a m) / 2 + a m, și despărțit sarcină comunăîn subprobleme separate (în acest caz, găsiți mai întâi termenii a n și a m).

Dacă există îndoieli cu privire la rezultatul obținut, se recomandă verificarea acestuia, așa cum s-a făcut în unele dintre exemplele date. Cum să găsești o progresie aritmetică, am aflat. Odată ce îți dai seama, nu este atât de greu.

Da Da: progresie aritmetică- acestea nu sunt jucării pentru tine :)

Ei bine, prieteni, dacă citiți acest text, atunci dovada internă a capacului îmi spune că încă nu știți ce este o progresie aritmetică, dar chiar (nu, așa: SOOOOO!) doriți să știți. Prin urmare, nu vă voi chinui cu prezentări lungi și voi trece imediat la treabă.

Pentru început, câteva exemple. Luați în considerare mai multe seturi de numere:

• 1; 2; 3; 4; ...
• 15; 20; 25; 30; ...
• $\sqrt(2);\ 2\sqrt(2);\ 3\sqrt(2);...$

Ce au în comun toate aceste seturi? La prima vedere, nimic. Dar de fapt există ceva. Și anume: fiecare element următor diferă de cel precedent prin același număr.

Judecă singur. Primul set este doar numere consecutive, fiecare mai mult decât precedentul. În al doilea caz, diferența dintre numere în picioare este deja egală cu cinci, dar această diferență este încă constantă. În al treilea caz, există rădăcini în general. Cu toate acestea, $2\sqrt(2)=\sqrt(2)+\sqrt(2)$, în timp ce $3\sqrt(2)=2\sqrt(2)+\sqrt(2)$, adică. caz în care fiecare element următor crește pur și simplu cu $\sqrt(2)$ (și nu vă speriați că acest număr este irațional).

Deci: toate astfel de secvențe se numesc doar progresii aritmetice. Să dăm o definiție strictă:

Definiție. O succesiune de numere în care fiecare următor diferă de precedentul prin exact aceeași cantitate se numește progresie aritmetică. Însuși valoarea cu care numerele diferă se numește diferență de progresie și este cel mai adesea notă cu litera $d$.

Notație: $\left(((a)_(n)) \right)$ este progresia în sine, $d$ este diferența acesteia.

Și doar câteva observații importante. În primul rând, progresia este luată în considerare numai ordonat succesiune de numere: au voie să fie citite strict în ordinea în care sunt scrise - și nimic altceva. Nu puteți rearanja sau schimba numerele.

În al doilea rând, succesiunea în sine poate fi fie finită, fie infinită. De exemplu, mulțimea (1; 2; 3) este în mod evident o progresie aritmetică finită. Dar dacă scrieți ceva de genul (1; 2; 3; 4; ...) - aceasta este deja o progresie infinită. Punctele de suspensie de după cele patru, parcă, sugerează că destul de multe numere merg mai departe. Infinit multe, de exemplu. :)

De asemenea, aș dori să remarc că progresiile sunt în creștere și scădere. Am văzut deja crescătoare - același set (1; 2; 3; 4; ...). Iată exemple de progresii în scădere:

• 49; 41; 33; 25; 17; ...
• 17,5; 12; 6,5; 1; −4,5; −10; ...
• $\sqrt(5);\ \sqrt(5)-1;\ \sqrt(5)-2;\ \sqrt(5)-3;...$

Bine, bine: ultimul exemplu poate părea excesiv de complicat. Dar restul cred că ai înțeles. Prin urmare, introducem noi definiții:

Definiție. O progresie aritmetica se numeste:

1. crescând dacă fiecare element următor este mai mare decât cel anterior;
2. descrescătoare, dacă, dimpotrivă, fiecare element ulterior este mai mic decât cel anterior.

În plus, există așa-numitele secvențe „staționare” - ele constau din același număr care se repetă. De exemplu, (3; 3; 3; ...).

Rămâne o singură întrebare: cum să distingem o progresie crescătoare de una în scădere? Din fericire, totul aici depinde doar de semnul numărului $d$, adică. diferente de progresie:

1. Dacă $d \gt 0$, atunci progresia este în creștere;
2. Dacă $d \lt 0$, atunci progresia este în mod evident în scădere;
3. În sfârșit, există cazul $d=0$ — în acest caz întreaga progresie se reduce la o succesiune staționară de numere identice: (1; 1; 1; 1; ...), etc.

Să încercăm să calculăm diferența $d$ pentru cele trei progresii descrescătoare de mai sus. Pentru a face acest lucru, este suficient să luați oricare două elemente adiacente (de exemplu, primul și al doilea) și să scădeți din numărul din dreapta, numărul din stânga. Va arăta astfel:

• 41−49=−8;
• 12−17,5=−5,5;
• $\sqrt(5)-1-\sqrt(5)=-1$.

După cum puteți vedea, în toate cele trei cazuri diferența sa dovedit cu adevărat negativă. Și acum că ne-am dat seama mai mult sau mai puțin definițiile, este timpul să ne dăm seama cum sunt descrise progresiile și ce proprietăți au acestea.

Membrii progresiei și formulei recurente

Deoarece elementele secvențelor noastre nu pot fi interschimbate, ele pot fi numerotate:

\[\left(((a)_(n)) \right)=\left\( ((a)_(1)),\ ((a)_(2)),((a)_(3) )),... \dreapta\)\]

Elementele individuale ale acestui set sunt numite membri ai progresiei. Ele sunt indicate astfel cu ajutorul unui număr: primul membru, al doilea membru etc.

În plus, după cum știm deja, membrii vecini ai progresiei sunt legați prin formula:

\[((a)_(n))-((a)_(n-1))=d\Rightarrow ((a)_(n))=((a)_(n-1))+d \]

Pe scurt, pentru a găsi $n$-lea termen al progresiei, trebuie să cunoașteți $n-1$-lea termen și diferența $d$. O astfel de formulă se numește recurentă, deoarece cu ajutorul ei poți găsi orice număr, cunoscându-l doar pe cel anterior (și de fapt, pe toate precedentele). Acest lucru este foarte incomod, deci există o formulă mai complicată care reduce orice calcul la primul termen și diferența:

\[((a)_(n))=((a)_(1))+\stanga(n-1 \dreapta)d\]

Probabil ați mai întâlnit această formulă. Le place să o dea în tot felul de cărți de referință și reshebniks. Și în orice manual sensibil de matematică, este unul dintre primele.

Totuși, vă sugerez să exersați puțin.

Sarcina numărul 1. Notați primii trei termeni ai progresiei aritmetice $\left(((a)_(n)) \right)$ dacă $((a)_(1))=8,d=-5$.

Soluţie. Deci, cunoaștem primul termen $((a)_(1))=8$ și diferența de progresie $d=-5$. Să folosim formula tocmai dată și să înlocuim $n=1$, $n=2$ și $n=3$:

\[\begin(align) & ((a)_(n))=((a)_(1))+\left(n-1 \right)d; \\ & ((a)_(1))=((a)_(1))+\left(1-1 \right)d=((a)_(1))=8; \\ & ((a)_(2))=((a)_(1))+\left(2-1 \right)d=((a)_(1))+d=8-5= 3; \\ & ((a)_(3))=((a)_(1))+\left(3-1 \right)d=((a)_(1))+2d=8-10= -2. \\ \end(align)\]

Răspuns: (8; 3; -2)

Asta e tot! Rețineți că progresia noastră este în scădere.

Desigur, $n=1$ nu ar fi putut fi înlocuit - știm deja primul termen. Totuși, înlocuind unitatea, ne-am asigurat că și pentru primul termen formula noastră funcționează. În alte cazuri, totul s-a rezumat la aritmetică banală.

Sarcina numărul 2. Scrieți primii trei termeni ai unei progresii aritmetice dacă al șaptelea termen este -40 și al șaptesprezecelea termen este -50.

Soluţie. Scriem starea problemei în termenii obișnuiți:

\[((a)_(7))=-40;\quad ((a)_(17))=-50.\]

\[\left\( \begin(align) & ((a)_(7))=((a)_(1))+6d \\ & ((a)_(17))=((a) _(1))+16d \\ \end(align) \right.\]

\[\left\( \begin(align) & ((a)_(1))+6d=-40 \\ & ((a)_(1))+16d=-50 \\ \end(align) \dreapta.\]

Am pus semnul sistemului pentru că aceste cerințe trebuie îndeplinite simultan. Și acum observăm că dacă scădem prima ecuație din a doua ecuație (avem dreptul să facem asta, deoarece avem un sistem), obținem asta:

\[\begin(align) & ((a)_(1))+16d-\left(((a)_(1))+6d \right)=-50-\left(-40 \right); \\ & ((a)_(1))+16d-((a)_(1))-6d=-50+40; \\ & 10d=-10; \\&d=-1. \\ \end(align)\]

Așa am găsit diferența de progres! Rămâne să înlocuiți numărul găsit în oricare dintre ecuațiile sistemului. De exemplu, în primul:

\[\begin(matrix) ((a)_(1))+6d=-40;\quad d=-1 \\ \Downarrow \\ ((a)_(1))-6=-40; \\ ((a)_(1))=-40+6=-34. \\ \end(matrice)\]

Acum, cunoscând primul termen și diferența, rămâne să găsim al doilea și al treilea termen:

\[\begin(align) & ((a)_(2))=((a)_(1))+d=-34-1=-35; \\ & ((a)_(3))=((a)_(1))+2d=-34-2=-36. \\ \end(align)\]

Gata! Problema rezolvata.

Răspuns: (-34; -35; -36)

Observați o proprietate curioasă a progresiei pe care am descoperit-o: dacă luăm termenii $n$th și $m$th și îi scădem unul de celălalt, obținem diferența de progresie înmulțită cu numărul $n-m$:

\[((a)_(n))-((a)_(m))=d\cdot \left(n-m \right)\]

Simplu dar foarte proprietate utilă, pe care neapărat trebuie să-l cunoașteți - cu ajutorul lui puteți accelera semnificativ rezolvarea multor probleme în progresii. Iată un prim exemplu în acest sens:

Sarcina numărul 3. Al cincilea termen al progresiei aritmetice este 8,4, iar al zecelea termen este 14,4. Găsiți al cincisprezecelea termen al acestei progresii.

Soluţie. Deoarece $((a)_(5))=8,4$, $((a)_(10))=14,4$ și trebuie să găsim $((a)_(15))$, observăm următoarele:

\[\begin(align) & ((a)_(15))-((a)_(10))=5d; \\ & ((a)_(10))-((a)_(5))=5d. \\ \end(align)\]

Dar prin condiția $((a)_(10))-((a)_(5))=14.4-8.4=6$, deci $5d=6$, de unde avem:

\[\begin(align) & ((a)_(15))-14,4=6; \\ & ((a)_(15))=6+14,4=20,4. \\ \end(align)\]

Răspuns: 20.4

Asta e tot! Nu a fost nevoie să compunem niciun sistem de ecuații și să calculăm primul termen și diferența - totul a fost decis în doar câteva linii.

Acum să luăm în considerare un alt tip de problemă - căutarea membrilor negativi și pozitivi ai progresiei. Nu este un secret că, dacă progresia crește, în timp ce primul său termen este negativ, atunci mai devreme sau mai târziu vor apărea termeni pozitivi în ea. Și invers: termenii unei progresii în scădere vor deveni mai devreme sau mai târziu negativi.

În același timp, este departe de a fi întotdeauna posibil să găsim acest moment „pe frunte”, sortând secvenţial printre elemente. Adesea, problemele sunt concepute în așa fel încât, fără a cunoaște formulele, calculele ar dura mai multe foi - doar am adormi până am găsi răspunsul. Prin urmare, vom încerca să rezolvăm aceste probleme într-un mod mai rapid.

Sarcina numărul 4. Câți termeni negativi într-o progresie aritmetică -38,5; -35,8; …?

Soluţie. Deci, $((a)_(1))=-38,5$, $((a)_(2))=-35,8$, din care găsim imediat diferența:

Rețineți că diferența este pozitivă, deci progresia este în creștere. Primul termen este negativ, așa că într-adevăr, la un moment dat, ne vom împiedica de numere pozitive. Singura întrebare este când se va întâmpla asta.

Să încercăm să aflăm: cât timp (adică până la ce număr natural $n$) se păstrează negativitatea termenilor:

\[\begin(align) & ((a)_(n)) \lt 0\Rightarrow ((a)_(1))+\left(n-1 \right)d \lt 0; \\ & -38,5+\left(n-1 \right)\cdot 2,7 \lt 0;\quad \left| \cdot 10 \dreapta. \\ & -385+27\cdot \left(n-1 \right) \lt 0; \\ & -385+27n-27 \lt 0; \\ & 27n \lt 412; \\ & n \lt 15\frac(7)(27)\Rightarrow ((n)_(\max ))=15. \\ \end(align)\]

Ultima linie are nevoie de clarificare. Deci știm că $n \lt 15\frac(7)(27)$. Pe de altă parte, doar valorile întregi ale numărului ne vor potrivi (mai mult: $n\in \mathbb(N)$), deci cel mai mare număr permis este tocmai $n=15$ și în niciun caz 16.

Sarcina numărul 5. În progresie aritmetică $(()_(5))=-150,(()_(6))=-147$. Aflați numărul primului termen pozitiv al acestei progresii.

Aceasta ar fi exact aceeași problemă ca cea anterioară, dar nu știm $((a)_(1))$. Dar termenii vecini sunt cunoscuți: $((a)_(5))$ și $((a)_(6))$, așa că putem găsi cu ușurință diferența de progresie:

În plus, să încercăm să exprimăm al cincilea termen în termeni de primul și diferența folosind formula standard:

\[\begin(align) & ((a)_(n))=((a)_(1))+\left(n-1 \right)\cdot d; \\ & ((a)_(5))=((a)_(1))+4d; \\ & -150=((a)_(1))+4\cdot 3; \\ & ((a)_(1))=-150-12=-162. \\ \end(align)\]

Acum procedăm prin analogie cu problema anterioară. Aflăm în ce moment în succesiunea noastră vor apărea numerele pozitive:

\[\begin(align) & ((a)_(n))=-162+\left(n-1 \right)\cdot 3 \gt 0; \\ & -162+3n-3 \gt 0; \\ & 3n \gt 165; \\ & n \gt 55\Rightarrow ((n)_(\min ))=56. \\ \end(align)\]

Soluția întreagă minimă a acestei inegalități este numărul 56.

Vă rugăm să rețineți că în ultima sarcină totul a fost redus la o inegalitate strictă, așa că opțiunea $n=55$ nu ne va potrivi.

Acum că am învățat cum să rezolvăm probleme simple, să trecem la altele mai complexe. Dar mai întâi, să învățăm o altă proprietate foarte utilă a progresiilor aritmetice, care ne va economisi mult timp și celule inegale în viitor. :)

Media aritmetică și liniuțe egale

Luați în considerare câțiva termeni consecutivi ai progresiei aritmetice crescătoare $\left(((a)_(n)) \right)$. Să încercăm să le marchem pe o linie numerică:

Membrii progresiei aritmetice pe linia numerică

Am notat în mod special membrii arbitrari $((a)_(n-3)),...,((a)_(n+3))$ și nu orice $((a)_(1)) , \ ((a)_(2)),\ ((a)_(3))$ etc. Pentru că regula, pe care o voi spune acum, funcționează la fel pentru orice „segmente”.

Și regula este foarte simplă. Să ne amintim formula recursivă și să o notăm pentru toți membrii marcați:

\[\begin(align) & ((a)_(n-2))=((a)_(n-3))+d; \\ & ((a)_(n-1))=((a)_(n-2))+d; \\ & ((a)_(n))=((a)_(n-1))+d; \\ & ((a)_(n+1))=((a)_(n))+d; \\ & ((a)_(n+2))=((a)_(n+1))+d; \\ \end(align)\]

Cu toate acestea, aceste egalități pot fi rescrise diferit:

\[\begin(align) & ((a)_(n-1))=((a)_(n))-d; \\ & ((a)_(n-2))=((a)_(n))-2d; \\ & ((a)_(n-3))=((a)_(n))-3d; \\ & ((a)_(n+1))=((a)_(n))+d; \\ & ((a)_(n+2))=((a)_(n))+2d; \\ & ((a)_(n+3))=((a)_(n))+3d; \\ \end(align)\]

Ei bine, ce? Dar faptul că termenii $((a)_(n-1))$ și $((a)_(n+1))$ se află la aceeași distanță de $((a)_(n)) $ . Și această distanță este egală cu $d$. Același lucru se poate spune despre termenii $((a)_(n-2))$ și $((a)_(n+2))$ - sunt, de asemenea, eliminați din $((a)_(n) )$ cu aceeași distanță egală cu $2d$. Puteți continua la nesfârșit, dar imaginea ilustrează bine sensul

Membrii progresiei se află la aceeași distanță de centru

Ce înseamnă asta pentru noi? Aceasta înseamnă că puteți găsi $((a)_(n))$ dacă numerele învecinate sunt cunoscute:

\[((a)_(n))=\frac(((a)_(n-1))+((a)_(n+1)))(2)\]

Am dedus o afirmație magnifică: fiecare membru al unei progresii aritmetice este egal cu media aritmetică a membrilor vecini! Mai mult, ne putem abate de la $((a)_(n))$ la stânga și la dreapta nu cu un pas, ci cu $k$ pași - și totuși formula va fi corectă:

\[((a)_(n))=\frac(((a)_(n-k))+((a)_(n+k)))(2)\]

Acestea. putem găsi cu ușurință câțiva $((a)_(150))$ dacă știm $((a)_(100))$ și $((a)_(200))$, deoarece $(( a)_ (150))=\frac(((a)_(100))+((a)_(200)))(2)$. La prima vedere, poate părea că acest fapt nu ne oferă nimic util. Cu toate acestea, în practică, multe sarcini sunt special „ascuțite” pentru utilizarea mediei aritmetice. Aruncă o privire:

Sarcina numărul 6. Găsiți toate valorile lui $x$ astfel încât numerele $-6((x)^(2))$, $x+1$ și $14+4((x)^(2))$ să fie membri consecutivi ai o progresie aritmetică (în ordinea specificată).

Soluţie. Deoarece aceste numere sunt membre ale unei progresii, condiția mediei aritmetice este îndeplinită pentru ele: elementul central $x+1$ poate fi exprimat în termeni de elemente învecinate:

\[\begin(align) & x+1=\frac(-6((x)^(2))+14+4((x)^(2)))(2); \\ & x+1=\frac(14-2((x)^(2)))(2); \\ & x+1=7-((x)^(2)); \\ & ((x)^(2))+x-6=0. \\ \end(align)\]

A ieșit clasic ecuație pătratică. Rădăcinile sale: $x=2$ și $x=-3$ sunt răspunsurile.

Răspuns: -3; 2.

Sarcina numărul 7. Găsiți valorile lui $$ astfel încât numerele $-1;4-3;(()^(2))+1$ să formeze o progresie aritmetică (în această ordine).

Soluţie. Din nou, exprimăm termenul de mijloc în termeni de media aritmetică a termenilor învecinați:

\[\begin(align) & 4x-3=\frac(x-1+((x)^(2))+1)(2); \\ & 4x-3=\frac(((x)^(2))+x)(2);\quad \left| \cdot 2\dreapta.; \\ & 8x-6=((x)^(2))+x; \\ & ((x)^(2))-7x+6=0. \\ \end(align)\]

O altă ecuație pătratică. Și din nou două rădăcini: $x=6$ și $x=1$.

Raspunsul 1; 6.

Dacă în procesul de rezolvare a unei probleme obțineți niște numere brutale, sau nu sunteți complet sigur de corectitudinea răspunsurilor găsite, atunci există un truc minunat care vă permite să verificați: am rezolvat corect problema?

Să presupunem că în problema 6 avem răspunsurile -3 și 2. Cum putem verifica dacă aceste răspunsuri sunt corecte? Să le conectăm la starea originală și să vedem ce se întâmplă. Permiteți-mi să vă reamintesc că avem trei numere ($-6(()^(2))$, $+1$ și $14+4(()^(2))$), care ar trebui să formeze o progresie aritmetică. Înlocuiește $x=-3$:

\[\begin(align) & x=-3\Rightarrow \\ & -6((x)^(2))=-54; \\ &x+1=-2; \\ & 14+4((x)^(2))=50. \end(align)\]

Am primit numerele -54; −2; 50 care diferă cu 52 este, fără îndoială, o progresie aritmetică. Același lucru se întâmplă și pentru $x=2$:

\[\begin(align) & x=2\Rightarrow \\ & -6((x)^(2))=-24; \\ &x+1=3; \\ & 14+4((x)^(2))=30. \end(align)\]

Din nou o progresie, dar cu o diferență de 27. Astfel, problema este rezolvată corect. Cei care doresc pot verifica singuri a doua sarcină, dar voi spune imediat: totul este corect și acolo.

În general, în timp ce rezolvăm ultimele sarcini, am dat peste alta fapt interesant, care trebuie reținut și:

Dacă trei numere sunt astfel încât al doilea este media primului și ultimului, atunci aceste numere formează o progresie aritmetică.

În viitor, înțelegerea acestei afirmații ne va permite să „construim” literalmente progresiile necesare pe baza stării problemei. Dar înainte de a ne angaja într-o astfel de „construcție”, ar trebui să fim atenți la încă un fapt, care decurge direct din ceea ce a fost deja luat în considerare.

Gruparea și suma elementelor

Să revenim din nou la linia numerică. Remarcăm acolo câțiva membri ai progresiei, între care, poate. merită mulți alți membri:

6 elemente marcate pe linia numerică

Să încercăm să exprimăm „coada din stânga” în termeni de $((a)_(n))$ și $d$, iar „coada din dreapta” în termeni de $((a)_(k))$ și $ d$. E foarte simplu:

\[\begin(align) & ((a)_(n+1))=((a)_(n))+d; \\ & ((a)_(n+2))=((a)_(n))+2d; \\ & ((a)_(k-1))=((a)_(k))-d; \\ & ((a)_(k-2))=((a)_(k))-2d. \\ \end(align)\]

Acum rețineți că următoarele sume sunt egale:

\[\begin(align) & ((a)_(n))+((a)_(k))=S; \\ & ((a)_(n+1))+((a)_(k-1))=((a)_(n))+d+((a)_(k))-d= S; \\ & ((a)_(n+2))+((a)_(k-2))=((a)_(n))+2d+((a)_(k))-2d= S. \end(align)\]

Mai simplu spus, dacă considerăm ca început două elemente ale progresiei, care în total sunt egale cu un anumit număr $S$, apoi începem să pășim din aceste elemente în direcții opuse (unul față de celălalt sau invers pentru a ne îndepărta), apoi sumele elementelor de care ne vom împiedica vor fi de asemenea egale$S$. Acest lucru poate fi cel mai bine reprezentat grafic:

Aceleași liniuțe dau sume egale

Înțelegerea acestui fapt ne va permite să rezolvăm probleme cu un nivel fundamental de complexitate mai mare decât cele pe care le-am considerat mai sus. De exemplu, acestea:

Sarcina numărul 8. Determinați diferența unei progresii aritmetice în care primul termen este 66, iar produsul dintre al doilea și al doisprezecelea termeni este cel mai mic posibil.

Soluţie. Să scriem tot ce știm:

\[\begin(align) & ((a)_(1))=66; \\&d=? \\ & ((a)_(2))\cdot ((a)_(12))=\min . \end(align)\]

Deci, nu cunoaștem diferența progresiei $d$. De fapt, întreaga soluție va fi construită în jurul diferenței, deoarece produsul $((a)_(2))\cdot ((a)_(12))$ poate fi rescris după cum urmează:

\[\begin(align) & ((a)_(2))=((a)_(1))+d=66+d; \\ & ((a)_(12))=((a)_(1))+11d=66+11d; \\ & ((a)_(2))\cdot ((a)_(12))=\left(66+d \right)\cdot \left(66+11d \right)= \\ & =11 \cdot \left(d+66 \right)\cdot \left(d+6 \right). \end(align)\]

Pentru cei din rezervor: am scos factorul comun 11 din a doua paranteză. Astfel, produsul dorit este o funcție pătratică față de variabila $d$. Prin urmare, luați în considerare funcția $f\left(d \right)=11\left(d+66 \right)\left(d+6 \right)$ - graficul său va fi o parabolă cu ramuri în sus, deoarece dacă deschidem parantezele, obținem:

\[\begin(align) & f\left(d \right)=11\left(((d)^(2))+66d+6d+66\cdot 6 \right)= \\ & =11(( d)^(2))+11\cdot 72d+11\cdot 66\cdot 6 \end(align)\]

După cum puteți vedea, coeficientul la cel mai înalt termen este 11 - acesta este număr pozitiv, deci avem de-a face cu o parabolă cu ramuri în sus:

programa funcţie pătratică- parabola

Vă rugăm să rețineți: această parabolă își ia valoarea minimă la vârful său cu abscisa $((d)_(0))$. Desigur, putem calcula această abscisă după schema standard (există o formulă $((d)_(0))=(-b)/(2a)\;$), dar ar fi mult mai rezonabil să rețineți că vârful dorit se află pe simetria axei parabolei, deci punctul $((d)_(0))$ este echidistant de rădăcinile ecuației $f\left(d \right)=0$:

\[\begin(align) & f\left(d\right)=0; \\ & 11\cdot \left(d+66 \right)\cdot \left(d+6 \right)=0; \\ & ((d)_(1))=-66;\quad ((d)_(2))=-6. \\ \end(align)\]

De aceea nu m-am grăbit să deschid parantezele: în forma originală, rădăcinile erau foarte, foarte ușor de găsit. Prin urmare, abscisa este egală cu media aritmetică a numerelor −66 și −6:

\[((d)_(0))=\frac(-66-6)(2)=-36\]

Ce ne dă numărul descoperit? Cu el, produsul solicitat ia cea mai mică valoare (apropo, nu am calculat $((y)_(\min ))$ - acest lucru nu este necesar de la noi). În același timp, acest număr este diferența progresiei inițiale, adică. am gasit raspunsul. :)

Răspuns: -36

Sarcina numărul 9. Introduceți trei numere între numerele $-\frac(1)(2)$ și $-\frac(1)(6)$ astfel încât împreună cu numerele date să formeze o progresie aritmetică.

Soluţie. De fapt, trebuie să facem o secvență de cinci numere, primul și ultimul număr fiind deja cunoscute. Notează numerele lipsă prin variabilele $x$, $y$ și $z$:

\[\left(((a)_(n)) \right)=\left\( -\frac(1)(2);x;y;z;-\frac(1)(6) \right\ )\]

Rețineți că numărul $y$ este „mijlocul” secvenței noastre - este echidistant de numerele $x$ și $z$ și de numerele $-\frac(1)(2)$ și $-\frac (1)( 6)$. Și dacă din numerele $x$ și $z$ ne aflăm acest moment nu putem obține $y$, atunci situația este diferită cu capetele progresiei. Amintiți-vă media aritmetică:

Acum, cunoscând $y$, vom găsi numerele rămase. Rețineți că $x$ se află între $-\frac(1)(2)$ și $y=-\frac(1)(3)$ tocmai găsit. De aceea

Argumentând în mod similar, găsim numărul rămas:

Gata! Am găsit toate cele trei numere. Să le notăm în răspuns în ordinea în care ar trebui să fie introduse între numerele originale.

Răspuns: $-\frac(5)(12);\ -\frac(1)(3);\ -\frac(1)(4)$

Sarcina numărul 10. Între numerele 2 și 42, introduceți mai multe numere care, împreună cu numerele date, formează o progresie aritmetică, dacă se știe că suma primului, al doilea și ultimul dintre numerele introduse este 56.

Soluţie. O sarcină și mai dificilă, care, totuși, se rezolvă la fel ca și cele anterioare - prin media aritmetică. Problema este că nu știm exact câte numere să introducem. Prin urmare, pentru certitudine, presupunem că după inserare vor fi exact $n$ numere, iar primul dintre ele este 2, iar ultimul este 42. În acest caz, progresia aritmetică dorită poate fi reprezentată ca:

\[\left(((a)_(n)) \right)=\left\( 2;((a)_(2));((a)_(3));...;(( a)_(n-1));42 \dreapta\)\]

\[((a)_(2))+((a)_(3))+((a)_(n-1))=56\]

Rețineți, totuși, că numerele $((a)_(2))$ și $((a)_(n-1))$ sunt obținute din numerele 2 și 42 care stau la margini cu un pas unul față de celălalt. , adică . spre centrul secvenței. Și asta înseamnă că

\[((a)_(2))+((a)_(n-1))=2+42=44\]

Dar atunci expresia de mai sus poate fi rescrisă astfel:

\[\begin(align) & ((a)_(2))+((a)_(3))+((a)_(n-1))=56; \\ & \left(((a)_(2))+((a)_(n-1)) \right)+((a)_(3))=56; \\ & 44+((a)_(3))=56; \\ & ((a)_(3))=56-44=12. \\ \end(align)\]

Cunoscând $((a)_(3))$ și $((a)_(1))$, putem găsi cu ușurință diferența de progresie:

\[\begin(align) & ((a)_(3))-((a)_(1))=12-2=10; \\ & ((a)_(3))-((a)_(1))=\left(3-1 \right)\cdot d=2d; \\ & 2d=10\Săgeată la dreapta d=5. \\ \end(align)\]

Rămâne doar să găsiți membrii rămași:

\[\begin(align) & ((a)_(1))=2; \\ & ((a)_(2))=2+5=7; \\ & ((a)_(3))=12; \\ & ((a)_(4))=2+3\cdot 5=17; \\ & ((a)_(5))=2+4\cdot 5=22; \\ & ((a)_(6))=2+5\cdot 5=27; \\ & ((a)_(7))=2+6\cdot 5=32; \\ & ((a)_(8))=2+7\cdot 5=37; \\ & ((a)_(9))=2+8\cdot 5=42; \\ \end(align)\]

Astfel, deja la pasul 9 vom ajunge la capătul din stânga secvenței - numărul 42. În total, au trebuit introduse doar 7 numere: 7; 12; 17; 22; 27; 32; 37.

Răspuns: 7; 12; 17; 22; 27; 32; 37

Sarcini de text cu progresii

În concluzie, aș dori să iau în considerare câteva probleme relativ simple. Ei bine, la fel de simple: pentru majoritatea elevilor care studiază matematica la școală și nu au citit ce este scris mai sus, aceste sarcini pot părea un gest. Cu toate acestea, tocmai astfel de sarcini sunt întâlnite în OGE și USE în matematică, așa că vă recomand să vă familiarizați cu ele.

Sarcina numărul 11. Echipa a produs 62 de piese în ianuarie, iar în fiecare lună următoare a produs cu 14 piese mai multe decât în ​​cea precedentă. Câte piese a produs brigada în noiembrie?

Soluţie. Evident, numărul de piese, vopsit pe lună, va fi o progresie aritmetică din ce în ce mai mare. Și:

\[\begin(align) & ((a)_(1))=62;\quad d=14; \\ & ((a)_(n))=62+\left(n-1 \right)\cdot 14. \\ \end(align)\]

Noiembrie este a 11-a lună a anului, așa că trebuie să găsim $((a)_(11))$:

\[((a)_(11))=62+10\cdot 14=202\]

Prin urmare, în noiembrie vor fi fabricate 202 piese.

Sarcina numărul 12. Atelierul de legătorie a legat 216 cărți în ianuarie, iar în fiecare lună a legat cu 4 cărți mai multe decât luna precedentă. Câte cărți a legat atelierul în decembrie?

Soluţie. Tot la fel:

$\begin(align) & ((a)_(1))=216;\quad d=4; \\ & ((a)_(n))=216+\left(n-1 \right)\cdot 4. \\ \end(align)$

Decembrie este ultima, a 12-a lună a anului, așa că căutăm $((a)_(12))$:

\[((a)_(12))=216+11\cdot 4=260\]

Acesta este răspunsul - 260 de cărți vor fi legate în decembrie.

Ei bine, dacă ați citit până aici, mă grăbesc să vă felicit: ați finalizat cu succes „cursul tânăr de luptători” în progresii aritmetice. Putem trece în siguranță la următoarea lecție, unde vom studia formula sumei progresiei, precum și consecințele importante și foarte utile din aceasta.

Sau aritmetică - acesta este un tip de succesiune numerică ordonată, ale cărei proprietăți sunt studiate într-un curs de algebră școlară. Acest articol discută în detaliu întrebarea cum să găsiți suma unei progresii aritmetice.

Ce este această progresie?

Înainte de a trece la examinarea întrebării (cum să găsiți suma unei progresii aritmetice), merită să înțelegeți ceea ce va fi discutat.

Orice succesiune de numere reale care se obține prin adăugarea (scăderea) unei valori din fiecare număr anterior se numește progresie algebrică (aritmetică). Această definiție, tradusă în limbajul matematicii, ia forma:

Aici i este numărul ordinal al elementului din seria a i . Astfel, cunoscând un singur număr inițial, puteți restabili cu ușurință întreaga serie. Parametrul d din formulă se numește diferență de progresie.

Se poate demonstra cu ușurință că următoarea egalitate este valabilă pentru seria de numere luate în considerare:

a n \u003d a 1 + d * (n - 1).

Adică, pentru a găsi valoarea celui de-al n-lea element în ordine, adăugați diferența d la primul element a de 1 n-1 ori.

Care este suma unei progresii aritmetice: formula

Înainte de a da formula pentru suma indicată, merită luat în considerare un caz special simplu. Dana progresie numere naturale de la 1 la 10, trebuie să găsiți suma lor. Deoarece există puțini termeni în progresia (10), este posibil să se rezolve problema direct, adică să însumăm toate elementele în ordine.

S 10 \u003d 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8 + 9 + 10 \u003d 55.

Merită să luați în considerare un lucru interesant: deoarece fiecare termen diferă de următorul prin aceeași valoare d \u003d 1, atunci însumarea în perechi a primului cu al zecelea, al doilea cu al nouălea și așa mai departe va da același rezultat . Într-adevăr:

11 = 1+10 = 2+9 = 3+8 = 4+7 = 5+6.

După cum puteți vedea, există doar 5 dintre aceste sume, adică exact de două ori mai puțin decât numărul de elemente din serie. Apoi înmulțind numărul de sume (5) cu rezultatul fiecărei sume (11), veți ajunge la rezultatul obținut în primul exemplu.

Dacă generalizăm aceste argumente, putem scrie următoarea expresie:

S n \u003d n * (a 1 + a n) / 2.

Această expresie arată că nu este deloc necesară însumarea tuturor elementelor într-un rând, este suficient să cunoaștem valoarea primului a 1 și a ultimului a n și, de asemenea, numărul total termeni n.

Se crede că Gauss s-a gândit pentru prima dată la această egalitate când a căutat o soluție la problema pusă de profesorul său de școală: să însumeze primele 100 de numere întregi.

Suma elementelor de la m la n: formula

Formula dată în paragraful anterior răspunde la întrebarea cum se găsește suma unei progresii aritmetice (a primelor elemente), dar adesea în sarcini este necesară însumarea unei serii de numere la mijlocul progresiei. Cum să o facă?

Cel mai simplu mod de a răspunde la această întrebare este luând în considerare următorul exemplu: să fie necesar să se găsească suma termenilor de la al mi-lea la al-lea. Pentru a rezolva problema, un segment dat de la m la n al progresiei ar trebui reprezentat ca o nouă serie de numere. În așa reprezentare m-th termenul a m va fi primul, iar un n va fi numerotat n-(m-1). În acest caz, aplicând formula standard pentru sumă, se va obține următoarea expresie:

S m n \u003d (n - m + 1) * (a m + a n) / 2.

Exemplu de utilizare a formulelor

Știind cum să găsiți suma unei progresii aritmetice, merită să luați în considerare un exemplu simplu de utilizare a formulelor de mai sus.

Mai jos este o succesiune numerică, ar trebui să găsiți suma membrilor săi, începând cu a 5-a și terminând cu a 12-a:

Numerele date indică faptul că diferența d este egală cu 3. Folosind expresia pentru al n-lea element, puteți găsi valorile celui de-al 5-lea și al 12-lea membru al progresiei. Se dovedește:

a 5 \u003d a 1 + d * 4 \u003d -4 + 3 * 4 \u003d 8;

a 12 \u003d a 1 + d * 11 \u003d -4 + 3 * 11 \u003d 29.

Cunoscând valorile numerelor de la sfârșitul progresiei algebrice luate în considerare și, de asemenea, știind ce numere din seria ocupă acestea, puteți folosi formula pentru suma obținută în paragraful anterior. Obține:

S 5 12 \u003d (12 - 5 + 1) * (8 + 29) / 2 \u003d 148.

Este de remarcat faptul că această valoare poate fi obținută diferit: mai întâi, găsiți suma primelor 12 elemente folosind formula standard, apoi calculați suma primelor 4 elemente folosind aceeași formulă și apoi scădeți pe al doilea din prima sumă. .

Cineva tratează cu prudență cuvântul „progresie”, ca pe un termen foarte complex din secțiunile de matematică superioară. Între timp, cea mai simplă progresie aritmetică este munca contorului de taxi (unde rămân încă). Și a înțelege esența (și în matematică nu este nimic mai important decât „a înțelege esența”) a unei secvențe aritmetice nu este atât de dificil, având în vedere câteva concepte elementare.

Succesiunea de numere matematice

Se obișnuiește să se numească o succesiune numerică o serie de numere, fiecare având propriul său număr.

şi 1 este primul membru al secvenţei;

şi 2 este al doilea membru al secvenţei;

și 7 este al șaptelea membru al secvenței;

şi n este al n-lea membru al secvenţei;

Cu toate acestea, nu ne interesează niciun set arbitrar de cifre și numere. Ne vom concentra atenția asupra unei secvențe numerice în care valoarea n-lea membru este legată de numărul său ordinal printr-o dependență care poate fi formulată clar matematic. Cu alte cuvinte: valoarea numerică a numărului al n-lea este o funcție a lui n.

a - valoarea unui membru al succesiunii numerice;

n este numărul său de serie;

f(n) este o funcție în care ordinalul din șirul numeric n este argumentul.

Definiție

O progresie aritmetică se numește de obicei o succesiune numerică în care fiecare termen ulterior este mai mare (mai mic) decât cel anterior cu același număr. Formula pentru al n-lea membru al unei secvențe aritmetice este următoarea:

a n - valoarea membrului curent al progresiei aritmetice;

a n+1 - formula următorului număr;

d - diferență (un anumit număr).

Este ușor de determinat că, dacă diferența este pozitivă (d>0), atunci fiecare membru ulterior al seriei luate în considerare va fi mai mare decât cel anterior, iar o astfel de progresie aritmetică va crește.

În graficul de mai jos, este ușor de înțeles de ce succesiunea de numere este numită „în creștere”.

În cazurile în care diferența este negativă (d<0), каждый последующий член по понятным причинам будет меньше предыдущего, график прогрессии станет «уходить» вниз, арифметическая прогрессия, соответственно, будет именоваться убывающей.

Valoarea membrului specificat

Uneori este necesar să se determine valoarea unui termen arbitrar a n al unei progresii aritmetice. Puteți face acest lucru calculând succesiv valorile tuturor membrilor progresiei aritmetice, de la primul la cel dorit. Cu toate acestea, acest mod nu este întotdeauna acceptabil dacă, de exemplu, este necesar să se găsească valoarea celui de cinci mii sau opt milioane. Calculul tradițional va dura mult timp. Cu toate acestea, o anumită progresie aritmetică poate fi investigată folosind anumite formule. Există și o formulă pentru al n-lea termen: valoarea oricărui membru al unei progresii aritmetice poate fi determinată ca suma primului membru al progresiei cu diferența progresiei, înmulțită cu numărul membrului dorit, minus unu .

Formula este universală pentru creșterea și scăderea progresiei.

Un exemplu de calcul al valorii unui membru dat

Să rezolvăm următoarea problemă de a găsi valoarea celui de-al n-lea membru al unei progresii aritmetice.

Condiție: există o progresie aritmetică cu parametrii:

Primul membru al secvenței este 3;

Diferența în seria de numere este 1,2.

Sarcină: este necesar să găsiți valoarea a 214 termeni

Soluție: pentru a determina valoarea unui membru dat, folosim formula:

a(n) = a1 + d(n-1)

Înlocuind datele din enunțul problemei în expresie, avem:

a(214) = a1 + d(n-1)

a(214) = 3 + 1,2 (214-1) = 258,6

Răspuns: Al 214-lea membru al secvenței este egal cu 258,6.

Avantajele acestei metode de calcul sunt evidente - întreaga soluție nu necesită mai mult de 2 linii.

Suma unui număr dat de termeni

Foarte des, într-o serie aritmetică dată, este necesar să se determine suma valorilor unora dintre segmentele sale. De asemenea, nu trebuie să calculeze valorile fiecărui termen și apoi să le însumeze. Această metodă este aplicabilă dacă numărul de termeni a căror sumă trebuie găsită este mic. În alte cazuri, este mai convenabil să folosiți următoarea formulă.

Suma membrilor unei progresii aritmetice de la 1 la n este egală cu suma primului și al n-lea membru, înmulțită cu numărul de membru n și împărțită la doi. Dacă în formulă valoarea celui de-al n-lea membru este înlocuită cu expresia din paragraful anterior al articolului, obținem:

Exemplu de calcul

De exemplu, să rezolvăm o problemă cu următoarele condiții:

Primul termen al secvenței este zero;

Diferența este de 0,5.

În problemă, este necesar să se determine suma termenilor seriei de la 56 la 101.

Soluţie. Să folosim formula pentru a determina suma progresiei:

s(n) = (2∙a1 + d∙(n-1))∙n/2

În primul rând, determinăm suma valorilor a 101 membri ai progresiei prin înlocuirea condițiilor date ale problemei noastre în formula:

s 101 = (2∙0 + 0,5∙(101-1))∙101/2 = 2 525

Evident, pentru a afla suma termenilor progresiei de la 56 la 101, este necesar să scădem S 55 din S 101.

s 55 = (2∙0 + 0,5∙(55-1))∙55/2 = 742,5

Deci, suma progresiei aritmetice pentru acest exemplu este:

s 101 - s 55 \u003d 2.525 - 742,5 \u003d 1.782,5

Exemplu de aplicare practică a progresiei aritmetice

La sfârșitul articolului, să revenim la exemplul secvenței aritmetice prezentate în primul paragraf - un taximetru (contor de mașină de taxi). Să luăm în considerare un astfel de exemplu.

Urcarea într-un taxi (care include 3 km) costă 50 de ruble. Fiecare kilometru următor este plătit la rata de 22 de ruble / km. Distanta de parcurs 30 km. Calculați costul călătoriei.

1. Să renunțăm la primii 3 km, al căror preț este inclus în costul de aterizare.

30 - 3 = 27 km.

2. Calculul suplimentar nu este altceva decât analizarea unei serii de numere aritmetice.

Numărul de membru este numărul de kilometri parcurși (minus primii trei).

Valoarea membrului este suma.

Primul termen din această problemă va fi egal cu 1 = 50 de ruble.

Diferența de progresie d = 22 p.

numărul de interes pentru noi - valoarea membrului (27 + 1) al progresiei aritmetice - citirea contorului la sfârșitul celui de-al 27-lea kilometru - 27,999 ... = 28 km.

a 28 \u003d 50 + 22 ∙ (28 - 1) \u003d 644

Calculele datelor calendaristice pentru o perioadă arbitrar de lungă se bazează pe formule care descriu anumite secvențe numerice. În astronomie, lungimea orbitei depinde din punct de vedere geometric de distanța dintre corpul ceresc și lumina. În plus, diverse serii numerice sunt utilizate cu succes în statistică și în alte ramuri aplicate ale matematicii.

Un alt tip de succesiune de numere este geometrică

O progresie geometrică este caracterizată de o rată de schimbare mare, în comparație cu o rată aritmetică. Nu întâmplător, în politică, sociologie, medicină, de multe ori, pentru a arăta viteza mare de răspândire a unui anumit fenomen, de exemplu, o boală în timpul unei epidemii, ei spun că procesul se dezvoltă exponențial.

Al N-lea membru al seriei numerice geometrice diferă de cel precedent prin faptul că este înmulțit cu un număr constant - numitorul, de exemplu, primul membru este 1, numitorul este 2, respectiv:

n=1: 1 ∙ 2 = 2

n=2: 2 ∙ 2 = 4

n=3: 4 ∙ 2 = 8

n=4: 8 ∙ 2 = 16

n=5: 16 ∙ 2 = 32,

b n - valoarea membrului curent al progresiei geometrice;

b n+1 - formula următorului membru al progresiei geometrice;

q este numitorul unei progresii geometrice (număr constant).

Dacă graficul unei progresii aritmetice este o linie dreaptă, atunci cel geometric desenează o imagine ușor diferită:

Ca și în cazul aritmeticii, o progresie geometrică are o formulă pentru valoarea unui membru arbitrar. Orice al n-lea termen al unei progresii geometrice este egal cu produsul primului termen și numitorul progresiei la puterea lui n redus cu unu:

Exemplu. Avem o progresie geometrică cu primul termen egal cu 3 și numitorul progresiei egal cu 1,5. Găsiți al 5-lea termen al progresiei

b 5 \u003d b 1 ∙ q (5-1) \u003d 3 ∙ 1,5 4 \u003d 15,1875

Suma unui număr dat de membri este de asemenea calculată folosind o formulă specială. Suma primilor n membri ai unei progresii geometrice este egală cu diferența dintre produsul dintre al n-lea membru al progresiei și numitorul său și primul membru al progresiei, împărțit la numitorul redus cu unu:

Dacă b n este înlocuit folosind formula discutată mai sus, valoarea sumei primilor n membri ai seriei de numere considerate va lua forma:

Exemplu. Progresia geometrică începe cu primul termen egal cu 1. Numitorul este stabilit egal cu 3. Să aflăm suma primilor opt termeni.

s8 = 1 ∙ (3 8 -1) / (3-1) = 3 280

Progresii aritmetice și geometrice

Informații teoretice

Informații teoretice

	Progresie aritmetică	Progresie geometrică
Definiție	Progresie aritmetică un n se numește o secvență, fiecare membru al căruia, începând cu al doilea, este egal cu membrul anterior, adăugat cu același număr. d (d- diferenta de progresie)	progresie geometrică b n se numește o succesiune de numere diferite de zero, fiecare termen al cărora, începând cu al doilea, este egal cu termenul anterior înmulțit cu același număr. q (q- numitorul progresiei)
Formula recurentă	Pentru orice natural n a n + 1 = a n + d	Pentru orice natural n b n + 1 = b n ∙ q, b n ≠ 0
al n-lea termen formulă	a n = a 1 + d (n - 1)	b n \u003d b 1 ∙ q n - 1, b n ≠ 0
proprietate caracteristică
Suma primilor n termeni

Exemple de sarcini cu comentarii

Exercitiul 1

În progresie aritmetică ( un n) a 1 = -6, a 2

Conform formulei celui de-al n-lea termen:

un 22 = a 1+ d (22 - 1) = a 1+ 21d

După condiție:

a 1= -6, deci un 22= -6 + 21d.

Este necesar să găsiți diferența de progresii:

d= a 2 – a 1 = -8 – (-6) = -2

un 22 = -6 + 21 ∙ (-2) = - 48.

Răspuns : un 22 = -48.

Sarcina 2

Aflați al cincilea termen al progresiei geometrice: -3; 6;....

Prima cale (folosind formula n termeni)

Conform formulei celui de-al n-lea membru al unei progresii geometrice:

b 5 \u003d b 1 ∙ q 5 - 1 = b 1 ∙ q 4.

pentru că b 1 = -3,

A doua cale (folosind formula recursiva)

Deoarece numitorul progresiei este -2 (q = -2), atunci:

b 3 = 6 ∙ (-2) = -12;

b 4 = -12 ∙ (-2) = 24;

b 5 = 24 ∙ (-2) = -48.

Răspuns : b 5 = -48.

Sarcina 3

În progresie aritmetică ( a n) a 74 = 34; un 76= 156. Găsiți al șaptezeci și cincilea termen al acestei progresii.

Pentru o progresie aritmetică, proprietatea caracteristică are forma .

Prin urmare:

.

Înlocuiți datele din formula:

Raspuns: 95.

Sarcina 4

În progresie aritmetică ( a n ) a n= 3n - 4. Aflați suma primilor șaptesprezece termeni.

Pentru a afla suma primilor n termeni ai unei progresii aritmetice, se folosesc două formule:

.

Care dintre ele este mai convenabil de aplicat în acest caz?

Prin condiție, formula celui de-al n-lea membru al progresiei inițiale este cunoscută ( un n) un n= 3n - 4. Poate fi găsit imediat și a 1, și un 16 fără a găsi d . Prin urmare, folosim prima formulă.

Raspuns: 368.

Sarcina 5

În progresie aritmetică un n) a 1 = -6; a 2= -8. Găsiți termenul douăzeci și doi al progresiei.

Conform formulei celui de-al n-lea termen:

a 22 = a 1 + d (22 – 1) = a 1+ 21d.

După condiție, dacă a 1= -6, atunci un 22= -6 + 21d. Este necesar să găsiți diferența de progresii:

d= a 2 – a 1 = -8 – (-6) = -2

un 22 = -6 + 21 ∙ (-2) = -48.

Răspuns : un 22 = -48.

Sarcina 6

Se înregistrează mai mulți termeni consecutivi ai unei progresii geometrice:

Găsiți termenul progresiei, notat cu litera x .

Când rezolvăm, folosim formula pentru al n-lea termen b n \u003d b 1 ∙ q n - 1 pentru progresii geometrice. Primul membru al progresiei. Pentru a găsi numitorul progresiei q, trebuie să luați oricare dintre acești termeni ai progresiei și să împărțiți la cel anterior. În exemplul nostru, puteți lua și împărți prin. Obținem că q \u003d 3. În loc de n, înlocuim 3 în formulă, deoarece este necesar să găsim al treilea termen al unei progresii geometrice date.

Înlocuind valorile găsite în formulă, obținem:

.

Răspuns : .

Sarcina 7

Din progresiile aritmetice date de formula celui de-al n-lea termen, alegeți-l pe cel pentru care este îndeplinită condiția un 27 > 9:

Deoarece condiția specificată trebuie îndeplinită pentru al 27-lea termen al progresiei, înlocuim 27 în loc de n în fiecare dintre cele patru progresii. În a 4-a progresie obținem:

.

Raspuns: 4.

Sarcina 8

În progresie aritmetică a 1= 3, d = -1,5. Specificați cea mai mare valoare a lui n pentru care este valabilă inegalitatea un n > -6.