Formula za zbir n-tog broja aritmetičke progresije. Aritmetička progresija: šta je to? Zbir članova aritmetičke progresije

Ako za svaki prirodan broj n odgovara realnom broju a n , onda kažu da je dato numerički niz :

a 1 , a 2 , a 3 , . . . , a n , . . . .

Dakle, niz brojeva je funkcija prirodnog argumenta.

Broj a 1 pozvao prvi član niza , broj a 2 — drugi član niza , broj a 3 — treće i tako dalje. Broj a n pozvao n-ti termin sekvence , i prirodni broj n — njegov broj .

Od dva susjedna člana a n I a n +1 član sekvence a n +1 pozvao naknadno (prema a n ), A a n — prethodni (prema a n +1 ).

Da biste definirali niz, morate navesti metodu koja vam omogućava da pronađete člana niza s bilo kojim brojem.

Često se sekvenca specificira pomoću formule n-tog člana , odnosno formula koja vam omogućava da odredite člana niza po njegovom broju.

Na primjer,

niz pozitivnih neparnih brojeva može se dati formulom

a n= 2n- 1,

i redoslijed naizmjeničnog 1 I -1 - formula

b n = (-1)n +1 . ◄

Redoslijed se može odrediti ponavljajuća formula, odnosno formula koja izražava bilo koji član niza, počevši od nekih, preko prethodnih (jedan ili više) članova.

Na primjer,

Ako a 1 = 1 , A a n +1 = a n + 5

a 1 = 1,

a 2 = a 1 + 5 = 1 + 5 = 6,

a 3 = a 2 + 5 = 6 + 5 = 11,

a 4 = a 3 + 5 = 11 + 5 = 16,

a 5 = a 4 + 5 = 16 + 5 = 21.

Ako a 1= 1, a 2 = 1, a n +2 = a n + a n +1 , tada se prvih sedam članova numeričkog niza uspostavlja na sljedeći način:

a 1 = 1,

a 2 = 1,

a 3 = a 1 + a 2 = 1 + 1 = 2,

a 4 = a 2 + a 3 = 1 + 2 = 3,

a 5 = a 3 + a 4 = 2 + 3 = 5,

a 6 = a 4 + a 5 = 3 + 5 = 8,

a 7 = a 5 + a 6 = 5 + 8 = 13. ◄

Sekvence mogu biti final I beskrajno .

Slijed se zove krajnji , ako ima konačan broj članova. Slijed se zove beskrajno , ako ima beskonačno mnogo članova.

Na primjer,

dvocifreni niz prirodni brojevi:

10, 11, 12, 13, . . . , 98, 99

final.

Niz prostih brojeva:

2, 3, 5, 7, 11, 13, . . .

beskrajno. ◄

Slijed se zove povećanje , ako je svaki njegov član, počevši od drugog, veći od prethodnog.

Slijed se zove opadajući , ako je svaki njegov član, počevši od drugog, manji od prethodnog.

Na primjer,

2, 4, 6, 8, . . . , 2n, . . . — rastući redoslijed;

1, 1 / 2 , 1 / 3 , 1 / 4 , . . . , 1 /n, . . . — opadajuća sekvenca. ◄

Niz čiji se elementi ne smanjuju kako se broj povećava ili, obrnuto, ne povećavaju, naziva se monotoni niz .

Monotoni nizovi, posebno, su rastuće sekvence i opadajuće sekvence.

Aritmetička progresija

Aritmetička progresija je niz u kojem je svaki član, počevši od drugog, jednak prethodnom, kojem se dodaje isti broj.

a 1 , a 2 , a 3 , . . . , a n, . . .

je aritmetička progresija za bilo koji prirodan broj n ispunjen je uslov:

a n +1 = a n + d,

Gdje d - određeni broj.

Dakle, razlika između narednih i prethodnih termina datog aritmetička progresija uvijek konstantno:

a 2 - a 1 = a 3 - a 2 = . . . = a n +1 - a n = d.

Broj d pozvao razlika aritmetičke progresije.

Za definiranje aritmetičke progresije dovoljno je naznačiti njen prvi član i razliku.

Na primjer,

Ako a 1 = 3, d = 4 , tada nalazimo prvih pet članova niza kako slijedi:

a 1 =3,

a 2 = a 1 + d = 3 + 4 = 7,

a 3 = a 2 + d= 7 + 4 = 11,

a 4 = a 3 + d= 11 + 4 = 15,

a 5 = a 4 + d= 15 + 4 = 19. ◄

Za aritmetičku progresiju s prvim članom a 1 i razlika d ona n

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

Na primjer,

pronađite trideseti član aritmetičke progresije

1, 4, 7, 10, . . .

a 1 =1, d = 3,

a 30 = a 1 + (30 - 1)d = 1 + 29· 3 = 88. ◄

a n-1 = a 1 + (n- 2)d,

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

a n +1 = a 1 + nd,

onda očigledno

a n=	a n-1 + a n+1
	2

Svaki član aritmetičke progresije, počevši od drugog, jednak je aritmetičkoj sredini prethodnog i narednih članova.

brojevi a, b i c su uzastopni članovi neke aritmetičke progresije ako i samo ako je jedan od njih jednak aritmetičkoj sredini druga dva.

Na primjer,

a n = 2n- 7 , je aritmetička progresija.

Koristimo gornju izjavu. Imamo:

a n = 2n- 7,

a n-1 = 2(n- 1) - 7 = 2n- 9,

a n+1 = 2(n+ 1) - 7 = 2n- 5.

dakle,

a n+1 + a n-1	=	2n- 5 + 2n- 9	= 2n- 7 = a n,
2		2

◄

Zapiši to n th član aritmetičke progresije može se naći ne samo kroz a 1 , ali i bilo koji prethodni a k

a n = a k + (n- k)d.

Na primjer,

Za a 5 može se zapisati

a 5 = a 1 + 4d,

a 5 = a 2 + 3d,

a 5 = a 3 + 2d,

a 5 = a 4 + d. ◄

a n = a n-k + kd,

a n = a n+k - kd,

onda očigledno

a n=	a n-k +a n+k
	2

bilo koji član aritmetičke progresije, počevši od drugog, jednak je polovini sume jednako raspoređenih članova ove aritmetičke progresije.

Osim toga, za bilo koju aritmetičku progresiju vrijedi sljedeća jednakost:

a m + a n = a k + a l,

m + n = k + l.

Na primjer,

u aritmetičkoj progresiji

1) a 10 = 28 = (25 + 31)/2 = (a 9 + a 11 )/2;

2) 28 = a 10 = a 3 + 7d= 7 + 7 3 = 7 + 21 = 28;

3) a 10= 28 = (19 + 37)/2 = (a 7 + a 13)/2;

4) a 2 + a 12 = a 5 + a 9, jer

a 2 + a 12= 4 + 34 = 38,

a 5 + a 9 = 13 + 25 = 38. ◄

S n= a 1 + a 2 + a 3 + . . .+ a n,

prvo n članovi aritmetičke progresije jednak je proizvodu polovine zbira ekstremnih članova i broja članova:

Odavde, posebno, slijedi da ako trebate zbrojiti pojmove

a k, a k +1 , . . . , a n,

tada prethodna formula zadržava svoju strukturu:

Na primjer,

u aritmetičkoj progresiji 1, 4, 7, 10, 13, 16, 19, 22, 25, 28, 31, 34, 37, . . .

S 10 = 1 + 4 + . . . + 28 = (1 + 28) · 10/2 = 145;

10 + 13 + 16 + 19 + 22 + 25 + 28 = S 10 - S 3 = (10 + 28 ) · (10 - 4 + 1)/2 = 133. ◄

Ako je data aritmetička progresija, onda su količine a 1 , a n, d, n IS n povezane sa dve formule:

Dakle, ako su date vrijednosti tri od ovih veličina, tada se iz ovih formula određuju odgovarajuće vrijednosti druge dvije veličine, kombinirane u sistem od dvije jednadžbe sa dvije nepoznate.

Aritmetička progresija je monoton niz. pri čemu:

Ako d > 0 , onda se povećava;
Ako d < 0 , tada se smanjuje;
Ako d = 0 , tada će niz biti stacionaran.

Geometrijska progresija

Geometrijska progresija je niz u kojem je svaki član, počevši od drugog, jednak prethodnom pomnoženom istim brojem.

b 1 , b 2 , b 3 , . . . , b n, . . .

je geometrijska progresija za bilo koji prirodan broj n ispunjen je uslov:

b n +1 = b n · q,

Gdje q ≠ 0 - određeni broj.

Dakle, omjer sljedećeg člana datog geometrijska progresija prethodni je konstantan broj:

b 2 / b 1 = b 3 / b 2 = . . . = b n +1 / b n = q.

Broj q pozvao nazivnik geometrijske progresije.

Za definiranje geometrijske progresije dovoljno je naznačiti njen prvi član i nazivnik.

Na primjer,

Ako b 1 = 1, q = -3 , tada nalazimo prvih pet članova niza kako slijedi:

b 1 = 1,

b 2 = b 1 · q = 1 · (-3) = -3,

b 3 = b 2 · q= -3 · (-3) = 9,

b 4 = b 3 · q= 9 · (-3) = -27,

b 5 = b 4 · q= -27 · (-3) = 81. ◄

b 1 i imenilac q ona n th pojam se može naći pomoću formule:

b n = b 1 · qn -1 .

Na primjer,

pronađite sedmi član geometrijske progresije 1, 2, 4, . . .

b 1 = 1, q = 2,

b 7 = b 1 · q 6 = 1 2 6 = 64. ◄

b n-1 = b 1 · qn -2 ,

b n = b 1 · qn -1 ,

b n +1 = b 1 · qn,

onda očigledno

b n 2 = b n -1 · b n +1 ,

svaki član geometrijske progresije, počevši od drugog, jednak je geometrijskoj sredini (proporcionalnoj) prethodnog i narednih članova.

Budući da je i obrnuto tačno, vrijedi sljedeća izjava:

brojevi a, b i c su uzastopni članovi neke geometrijske progresije ako i samo ako je kvadrat jednog od njih jednak proizvodu druga dva, odnosno, jedan od brojeva je geometrijska sredina druga dva.

Na primjer,

Dokažimo da je niz dat formulom b n= -3 2 n , je geometrijska progresija. Koristimo gornju izjavu. Imamo:

b n= -3 2 n,

b n -1 = -3 2 n -1 ,

b n +1 = -3 2 n +1 .

dakle,

b n 2 = (-3 2 n) 2 = (-3 2 n -1 ) · (-3 · 2 n +1 ) = b n -1 · b n +1 ,

što dokazuje željenu tvrdnju. ◄

Zapiši to n Ti član geometrijske progresije može se naći ne samo kroz b 1 , ali i svaki prethodni član b k , za što je dovoljno koristiti formulu

b n = b k · qn - k.

Na primjer,

Za b 5 može se zapisati

b 5 = b 1 · q 4 ,

b 5 = b 2 · q 3,

b 5 = b 3 · q 2,

b 5 = b 4 · q. ◄

b n = b k · qn - k,

b n = b n - k · q k,

onda očigledno

b n 2 = b n - k· b n + k

Kvadrat bilo kojeg člana geometrijske progresije, počevši od drugog, jednak je proizvodu članova ove progresije jednako udaljene od njega.

Osim toga, za bilo koju geometrijsku progresiju vrijedi jednakost:

b m· b n= b k· b l,

m+ n= k+ l.

Na primjer,

u geometrijskoj progresiji

1) b 6 2 = 32 2 = 1024 = 16 · 64 = b 5 · b 7 ;

2) 1024 = b 11 = b 6 · q 5 = 32 · 2 5 = 1024;

3) b 6 2 = 32 2 = 1024 = 8 · 128 = b 4 · b 8 ;

4) b 2 · b 7 = b 4 · b 5 , jer

b 2 · b 7 = 2 · 64 = 128,

b 4 · b 5 = 8 · 16 = 128. ◄

S n= b 1 + b 2 + b 3 + . . . + b n

prvo n članovi geometrijske progresije sa nazivnikom q ≠ 0 izračunato po formuli:

I kada q = 1 - prema formuli

S n= nb 1

Imajte na umu da ako trebate zbrojiti pojmove

b k, b k +1 , . . . , b n,

tada se koristi formula:

S n- S k -1 = b k + b k +1 + . . . + b n = b k ·	1 - qn - k +1	.
	1 - q

Na primjer,

u geometrijskoj progresiji 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024, . . .

S 10 = 1 + 2 + . . . + 512 = 1 · (1 - 2 10) / (1 - 2) = 1023;

64 + 128 + 256 + 512 = S 10 - S 6 = 64 · (1 - 2 10-7+1) / (1 - 2) = 960. ◄

Ako je data geometrijska progresija, onda su količine b 1 , b n, q, n I S n povezane sa dve formule:

Stoga, ako su date vrijednosti bilo koje tri od ovih veličina, tada se iz ovih formula određuju odgovarajuće vrijednosti druge dvije veličine, kombinirane u sistem od dvije jednadžbe sa dvije nepoznate.

Za geometrijsku progresiju s prvim članom b 1 i imenilac q odvijaju se sljedeće svojstva monotonosti :

napredak se povećava ako je ispunjen jedan od sljedećih uslova:

b 1 > 0 I q> 1;

b 1 < 0 I 0 < q< 1;

Progresija se smanjuje ako je ispunjen jedan od sljedećih uslova:

b 1 > 0 I 0 < q< 1;

b 1 < 0 I q> 1.

Ako q< 0 , tada je geometrijska progresija naizmjenična: njegovi članovi s neparnim brojevima imaju isti predznak kao i prvi član, a članovi s parnim brojevima imaju suprotan predznak. Jasno je da naizmjenična geometrijska progresija nije monotona.

Proizvod prvog n termini geometrijske progresije mogu se izračunati pomoću formule:

P n= b 1 · b 2 · b 3 · . . . · b n = (b 1 · b n) n / 2 .

Na primjer,

1 · 2 · 4 · 8 · 16 · 32 · 64 · 128 = (1 · 128) 8/2 = 128 4 = 268 435 456;

3 · 6 · 12 · 24 · 48 = (3 · 48) 5/2 = (144 1/2) 5 = 12 5 = 248 832.◄

Beskonačno opadajuća geometrijska progresija

Beskonačno opadajuća geometrijska progresija naziva se beskonačna geometrijska progresija čiji je modul nazivnika manji 1 , to je

|q| < 1 .

Imajte na umu da beskonačno opadajuća geometrijska progresija možda nije opadajući niz. Odgovara prilici

1 < q< 0 .

S takvim nazivnikom, niz se mijenja. Na primjer,

1, - 1 / 2 , 1 / 4 , - 1 / 8 , . . . .

Zbir beskonačno opadajuće geometrijske progresije navedite broj kojem se zbir prvih približava bez ograničenja n članovi progresije sa neograničenim povećanjem broja n . Ovaj broj je uvijek konačan i izražava se formulom

S= b 1 + b 2 + b 3 + . . . =	b 1	.
	1 - q

Na primjer,

10 + 1 + 0,1 + 0,01 + . . . = 10 / (1 - 0,1) = 11 1 / 9 ,

10 - 1 + 0,1 - 0,01 + . . . = 10 / (1 + 0,1) = 9 1 / 11 . ◄

Odnos aritmetičke i geometrijske progresije

Aritmetička i geometrijska progresija su usko povezane. Pogledajmo samo dva primjera.

a 1 , a 2 , a 3 , . . . d , To

b a 1 , b a 2 , b a 3 , . . . b d .

Na primjer,

1, 3, 5, . . . - aritmetička progresija s razlikom 2 I

7 1 , 7 3 , 7 5 , . . . - geometrijska progresija sa nazivnikom 7 2 . ◄

b 1 , b 2 , b 3 , . . . - geometrijska progresija sa nazivnikom q , To

log a b 1, log a b 2, log a b 3, . . . - aritmetička progresija s razlikom log aq .

Na primjer,

2, 12, 72, . . . - geometrijska progresija sa nazivnikom 6 I

lg 2, lg 12, lg 72, . . . - aritmetička progresija s razlikom lg 6 . ◄

Prilikom studiranja algebre u srednja škola(9. razred) jedan od važne teme je proučavanje nizova brojeva, koji uključuju progresije - geometrijske i aritmetičke. U ovom članku ćemo pogledati aritmetičku progresiju i primjere s rješenjima.

Šta je aritmetička progresija?

Da bi se ovo razumjelo, potrebno je definirati o kojoj se progresiji radi, kao i navesti osnovne formule koje će se kasnije koristiti u rješavanju problema.

Aritmetička ili algebarska progresija je skup uređenih racionalnih brojeva čiji se svaki član razlikuje od prethodnog za neku konstantnu vrijednost. Ova vrijednost se naziva razlika. To jest, znajući bilo koji član uređenog niza brojeva i razliku, možete vratiti cjelokupnu aritmetičku progresiju.

Dajemo primjer. Sljedeći niz brojeva će biti aritmetička progresija: 4, 8, 12, 16, ..., pošto je razlika u ovom slučaju 4 (8 - 4 = 12 - 8 = 16 - 12). Ali skup brojeva 3, 5, 8, 12, 17 se više ne može pripisati tipu progresije koji se razmatra, jer razlika za njega nije konstantna vrijednost (5 - 3 ≠ 8 - 5 ≠ 12 - 8 ≠ 17 - 12).

Važne formule

Predstavimo sada osnovne formule koje će biti potrebne za rješavanje problema korištenjem aritmetičke progresije. Označimo simbolom a n n-ti termin sekvence gdje je n cijeli broj. Razliku označavamo latiničnim slovom d. Tada su važeći sljedeći izrazi:

Za određivanje vrijednosti n-tog člana prikladna je sljedeća formula: a n = (n-1)*d+a 1 .
Odrediti zbir prvih n članova: S n = (a n +a 1)*n/2.

Da bismo razumjeli bilo koji primjer aritmetičke progresije sa rješenjima u 9. razredu, dovoljno je zapamtiti ove dvije formule, jer se svaki problem tipa koji se razmatra zasniva na njihovoj upotrebi. Također treba imati na umu da je razlika u progresiji određena formulom: d = a n - a n-1.

Primjer #1: pronalaženje nepoznatog pojma

Navedimo jednostavan primjer aritmetičke progresije i formule koje je potrebno koristiti za rješavanje.

Neka je zadan niz 10, 8, 6, 4, ..., u njemu morate pronaći pet članova.

Već iz uslova zadatka proizilazi da su prva 4 člana poznata. Peti se može definisati na dva načina:

Prvo izračunajmo razliku. Imamo: d = 8 - 10 = -2. Slično, možete uzeti bilo koja druga dva člana koji stoje jedan pored drugog. Na primjer, d = 4 - 6 = -2. Pošto je poznato da je d = a n - a n-1, onda je d = a 5 - a 4, od čega dobijamo: a 5 = a 4 + d. Zamijenjujemo poznate vrijednosti: a 5 = 4 + (-2) = 2.
Druga metoda također zahtijeva poznavanje razlike dotične progresije, tako da je prvo trebate odrediti kao što je prikazano gore (d = -2). Znajući da je prvi član a 1 = 10, koristimo formulu za n broj niza. Imamo: a n = (n - 1) * d + a 1 = (n - 1) * (-2) + 10 = 12 - 2*n. Zamjenom n = 5 u posljednji izraz dobijamo: a 5 = 12-2 * 5 = 2.

Kao što vidite, oba rješenja su dovela do istog rezultata. Imajte na umu da je u ovom primjeru razlika d u progresiji negativna vrijednost. Takvi nizovi se nazivaju opadajućim, jer je svaki sljedeći član manji od prethodnog.

Primjer #2: razlika u progresiji

Sada ćemo malo zakomplikovati zadatak, dajmo primjer kako

Poznato je da je u nekima 1. član jednak 6, a 7. član 18. Potrebno je pronaći razliku i vratiti ovaj niz na 7. član.

Koristimo formulu da odredimo nepoznati pojam: a n = (n - 1) * d + a 1 . Zamenimo u njega poznate podatke iz uslova, odnosno brojeve a 1 i a 7, imamo: 18 = 6 + 6 * d. Iz ovog izraza možete lako izračunati razliku: d = (18 - 6) /6 = 2. Dakle, odgovorili smo na prvi dio zadatka.

Da biste vratili niz na 7. član, trebali biste koristiti definiciju algebarske progresije, to jest, a 2 = a 1 + d, a 3 = a 2 + d, i tako dalje. Kao rezultat, vraćamo cijeli niz: 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, a 7 = 18.

Primjer br. 3: izrada progresije

Hajde da još više zakomplikujemo problem. Sada moramo odgovoriti na pitanje kako pronaći aritmetičku progresiju. Može se dati sljedeći primjer: data su dva broja, na primjer - 4 i 5. Potrebno je napraviti algebarsku progresiju tako da se između njih smjeste još tri člana.

Prije nego počnete rješavati ovaj problem, morate razumjeti koje će mjesto dati brojevi zauzeti u budućoj progresiji. Pošto će između njih biti još tri člana, onda je a 1 = -4 i a 5 = 5. Nakon što smo ovo ustanovili, prelazimo na problem koji je sličan prethodnom. Opet, za n-ti član koristimo formulu, dobijamo: a 5 = a 1 + 4 * d. Od: d = (a 5 - a 1)/4 = (5 - (-4)) / 4 = 2,25. Ono što ovdje imamo nije cjelobrojna vrijednost razlike, ali jeste racionalni broj, tako da formule za algebarsku progresiju ostaju iste.

Sada dodajmo pronađenu razliku na 1 i vratimo nedostajuće članove progresije. Dobijamo: 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 = 2,75 + 2,25 = 5, što odgovara sa uslovima problema.

Primjer br. 4: prvi termin progresije

Nastavimo davati primjere aritmetičke progresije s rješenjima. U svim prethodnim problemima prvi broj algebarske progresije je bio poznat. Sada razmotrimo problem drugačijeg tipa: neka su data dva broja, pri čemu je a 15 = 50 i a 43 = 37. Potrebno je pronaći kojim brojem počinje ovaj niz.

Do sada korištene formule pretpostavljaju poznavanje a 1 i d. U opisu problema ništa se ne zna o ovim brojevima. Ipak, za svaki termin ćemo zapisati izraze o kojima su dostupne informacije: a 15 = a 1 + 14 * d i a 43 = a 1 + 42 * d. Dobili smo dvije jednačine u kojima postoje 2 nepoznate veličine (a 1 i d). To znači da se problem svodi na rješavanje sistema linearnih jednačina.

Najlakši način da se riješi ovaj sistem je izraziti 1 u svakoj jednačini i zatim uporediti rezultirajuće izraze. Prva jednadžba: a 1 = a 15 - 14 * d = 50 - 14 * d; druga jednadžba: a 1 = a 43 - 42 * d = 37 - 42 * d. Izjednačavanjem ovih izraza dobijamo: 50 - 14 * d = 37 - 42 * d, odakle je razlika d = (37 - 50) / (42 - 14) = - 0,464 (date su samo 3 decimale).

Znajući d, možete koristiti bilo koji od 2 gornja izraza za 1. Na primjer, prvo: a 1 = 50 - 14 * d = 50 - 14 * (- 0,464) = 56,496.

Ako sumnjate u dobijeni rezultat, možete ga provjeriti, na primjer, odrediti 43. član progresije, koji je naveden u uvjetu. Dobijamo: a 43 = a 1 + 42 * d = 56,496 + 42 * (- 0,464) = 37,008. Mala greška je zbog činjenice da je u proračunima korišteno zaokruživanje na hiljaditi dio.

Primjer br. 5: iznos

Pogledajmo sada nekoliko primjera s rješenjima za zbir aritmetičke progresije.

Neka je data numerička progresija sljedećeg oblika: 1, 2, 3, 4, ...,. Kako izračunati zbir 100 ovih brojeva?

Zahvaljujući razvoju kompjuterska tehnologija možete riješiti ovaj problem, odnosno sabrati sve brojeve uzastopno, što će računar učiniti odmah čim osoba pritisne tipku Enter. Međutim, problem se može riješiti mentalno ako obratite pažnju da je prikazani niz brojeva algebarska progresija, a njegova razlika je jednaka 1. Primjenom formule za zbir dobijamo: S n = n * (a 1 + a n) / 2 = 100 * (1 + 100) / 2 = 5050.

Zanimljivo je napomenuti da se ovaj problem naziva "Gausov" jer u početkom XVIII veka, slavni Nemac je, još sa samo 10 godina, uspeo da to reši u svojoj glavi za nekoliko sekundi. Dječak nije znao formulu za zbir algebarske progresije, ali je primijetio da ako dodate brojeve na krajevima niza u parovima, uvijek dobijete isti rezultat, odnosno 1 + 100 = 2 + 99 = 3 + 98 = ..., a pošto će ovi zbroji biti tačno 50 (100 / 2), onda je za tačan odgovor dovoljno pomnožiti 50 sa 101.

Primjer br. 6: zbir članova od n do m

Još jedan tipičan primjer zbira aritmetičke progresije je sljedeći: dajući niz brojeva: 3, 7, 11, 15, ..., morate pronaći koliko će biti jednak zbir njegovih članova od 8 do 14 .

Problem se rješava na dva načina. Prvi od njih uključuje pronalaženje nepoznatih pojmova od 8 do 14, a zatim njihovo sumiranje uzastopno. Budući da postoji malo termina, ova metoda nije baš radno intenzivna. Ipak, predlaže se rješavanje ovog problema korištenjem druge metode, koja je univerzalnija.

Ideja je dobiti formulu za zbir algebarske progresije između pojmova m i n, gdje su n > m cijeli brojevi. Za oba slučaja pišemo dva izraza za zbir:

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

Pošto je n > m, očigledno je da 2. zbir uključuje prvi. Posljednji zaključak znači da ako uzmemo razliku između ovih zbira i dodamo joj pojam a m (u slučaju uzimanja razlike, ona se oduzme od zbira S n), dobićemo neophodan odgovor na problem. Imamo: S mn = S n - S m + a m =n * (a 1 + a n) / 2 - m *(a 1 + a m)/2 + a m = a 1 * (n - m) / 2 + a n * n/2 + a m * (1- m/2). U ovaj izraz potrebno je zamijeniti formule za n i a m. Tada dobijamo: 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.

Rezultirajuća formula je pomalo glomazna, međutim, zbir S mn ovisi samo o n, m, a 1 i d. U našem slučaju, a 1 = 3, d = 4, n = 14, m = 8. Zamjenom ovih brojeva dobijamo: S mn = 301.

Kao što se vidi iz gornjih rješenja, svi problemi se zasnivaju na poznavanju izraza za n-ti član i formule za zbir skupa prvih članova. Prije nego počnete rješavati bilo koji od ovih problema, preporučuje se da pažljivo pročitate uvjet, jasno shvatite što trebate pronaći i tek onda nastaviti s rješavanjem.

Još jedan savjet je da težite jednostavnosti, odnosno, ako možete odgovoriti na pitanje bez korištenja složenih matematičkih proračuna, onda morate učiniti upravo to, jer je u ovom slučaju vjerovatnoća da ćete pogriješiti manja. Na primjer, u primjeru aritmetičke progresije sa rješenjem br. 6, moglo bi se zaustaviti na formuli S mn = n * (a 1 + a n) / 2 - m * (a 1 + a m) / 2 + a m, i break zajednički zadatak u zasebne podzadatke (u ovom slučaju prvo pronađite pojmove a n i a m).

Ako sumnjate u dobijeni rezultat, preporučuje se da ga provjerite, kao što je to učinjeno u nekim od navedenih primjera. Saznali smo kako pronaći aritmetičku progresiju. Ako to shvatite, nije tako teško.

Dakle, hajde da sjednemo i počnemo pisati neke brojeve. Na primjer:
Možete napisati bilo koje brojeve, a može ih biti koliko god želite (u našem slučaju ih ima). Koliko god brojeva zapisali, uvijek možemo reći koji je prvi, koji drugi, i tako do posljednjeg, odnosno možemo ih numerirati. Ovo je primjer niza brojeva:

Redoslijed brojeva
Na primjer, za naš niz:

Dodijeljeni broj je specifičan za samo jedan broj u nizu. Drugim riječima, u nizu nema broja od tri sekunde. Drugi broj (kao i ti broj) je uvijek isti.
Broj sa brojem naziva se th član niza.

Obično cijeli niz nazivamo nekim slovom (na primjer,), a svaki član ovog niza je isto slovo s indeksom jednakim broju ovog člana: .

u našem slučaju:

Recimo da imamo niz brojeva u kojem je razlika između susjednih brojeva ista i jednaka.
Na primjer:

itd.
Ovaj niz brojeva naziva se aritmetička progresija.
Termin "progresija" uveo je rimski pisac Boecije još u 6. veku i shvaćen je u više u širem smislu, poput beskonačnog niza brojeva. Naziv "aritmetika" prenet je iz teorije kontinuiranih proporcija, koju su proučavali stari Grci.

Ovo je niz brojeva čiji je svaki član jednak prethodnom dodanom istom broju. Ovaj broj se naziva razlika aritmetičke progresije i označava se.

Pokušajte odrediti koji nizovi brojeva su aritmetička progresija, a koji nisu:

a)
b)
c)
d)

Jasno? Uporedimo naše odgovore:
Is aritmetička progresija - b, c.
Nije aritmetička progresija - a, d.

Vratimo se na datu progresiju () i pokušamo pronaći vrijednost njenog th člana. Postoji dva način da ga nađete.

1. Metoda

Možemo dodati broj progresije na prethodnu vrijednost dok ne dođemo do th člana progresije. Dobro je da nemamo mnogo toga da rezimiramo - samo tri vrijednosti:

Dakle, th član opisane aritmetičke progresije je jednak.

2. Metoda

Šta ako trebamo pronaći vrijednost th člana progresije? Zbrajanje bi nam oduzelo više od jednog sata, a nije činjenica da ne bismo pogriješili prilikom sabiranja brojeva.
Naravno, matematičari su smislili način na koji nije potrebno dodati razliku aritmetičke progresije na prethodnu vrijednost. Pogledajte izbliza nacrtanu sliku... Sigurno ste već primijetili određeni uzorak, i to:

Na primjer, da vidimo od čega se sastoji vrijednost th člana ove aritmetičke progresije:

Drugim riječima:

Pokušajte sami pronaći vrijednost člana date aritmetičke progresije na ovaj način.

Jesi li izračunao? Uporedite svoje beleške sa odgovorom:

Imajte na umu da ste dobili potpuno isti broj kao u prethodnoj metodi, kada smo uzastopno dodali članove aritmetičke progresije na prethodnu vrijednost.
Pokušajmo "depersonalizirati" ovu formulu - stavimo je u opći oblik i dobijemo:

Jednačina aritmetičke progresije.

Aritmetičke progresije mogu biti rastuće ili opadajuće.

Povećanje- progresije u kojima je svaka naredna vrijednost pojmova veća od prethodne.
Na primjer:

Silazno- progresije u kojima je svaka naredna vrijednost pojmova manja od prethodne.
Na primjer:

Izvedena formula se koristi u izračunavanju članova u rastućim i opadajućim terminima aritmetičke progresije.
Hajde da to proverimo u praksi.
Dobili smo aritmetičku progresiju koja se sastoji od sljedećih brojeva: Provjerimo koliki će biti th broj ove aritmetičke progresije ako koristimo našu formulu da ga izračunamo:

Od tada:

Stoga smo uvjereni da formula djeluje i u opadajućoj i u rastućoj aritmetičkoj progresiji.
Pokušajte sami pronaći th i th članove ove aritmetičke progresije.

Uporedimo rezultate:

Svojstvo aritmetičke progresije

Hajde da zakomplikujemo problem - izvešćemo svojstvo aritmetičke progresije.
Recimo da nam je dat sljedeći uslov:
- aritmetička progresija, pronađite vrijednost.
Lako, kažete i počinjete brojati prema formuli koju već znate:

Neka, ah, onda:

Apsolutno u pravu. Ispada da prvo pronađemo, pa ga dodamo prvom broju i dobijemo ono što tražimo. Ako je progresija predstavljena malim vrijednostima, onda u tome nema ništa komplikovano, ali šta ako su nam dati brojevi u uslovu? Slažem se, postoji mogućnost da napravite grešku u proračunima.
Sada razmislite o tome da li je moguće riješiti ovaj problem u jednom koraku koristeći bilo koju formulu? Naravno da, i to je ono što ćemo sada pokušati da iznesemo.

Označimo traženi član aritmetičke progresije kao, formula za njeno pronalaženje nam je poznata - to je ista formula koju smo izveli na početku:
, Zatim:

prethodni termin progresije je:
sljedeći termin progresije je:

Sumirajmo prethodni i naredni termin progresije:

Ispada da je zbir prethodnog i narednog člana progresije dvostruka vrijednost člana progresije koji se nalazi između njih. Drugim riječima, da biste pronašli vrijednost progresijskog člana sa poznatim prethodnim i uzastopnim vrijednostima, trebate ih sabrati i podijeliti.

Tako je, imamo isti broj. Osigurajmo materijal. Sami izračunajte vrijednost za napredak, to uopće nije teško.

Dobro urađeno! Znate skoro sve o napredovanju! Ostaje da saznamo samo jednu formulu, koju je, prema legendi, lako zaključio jedan od najvećih matematičara svih vremena, “kralj matematičara” - Karl Gauss...

Kada je Carl Gauss imao 9 godina, učiteljica, zauzeta provjeravanjem rada učenika u drugim razredima, zadala je sljedeći zadatak u razredu: „Izračunaj zbir svih prirodnih brojeva od do (prema drugim izvorima do) uključivo.” Zamislite učiteljevo iznenađenje kada je jedan od njegovih učenika (ovo je bio Karl Gauss) minut kasnije dao tačan odgovor na zadatak, dok je većina drznika iz razreda, nakon dugih proračuna, dobila pogrešan rezultat...

Mladi Carl Gauss primijetio je određeni obrazac koji i vi možete lako primijetiti.
Recimo da imamo aritmetičku progresiju koja se sastoji od --tih članova: Moramo pronaći zbir ovih članova aritmetičke progresije. Naravno, možemo ručno sabrati sve vrijednosti, ali šta ako zadatak zahtijeva pronalaženje zbira njegovih članova, kao što je Gauss tražio?

Hajde da opišemo napredak koji nam je dat. Pažljivo pogledajte označene brojeve i pokušajte s njima izvesti razne matematičke operacije.

Jeste li probali? Šta ste primetili? Tačno! Njihove sume su jednake

Sada mi recite koliko je ukupno takvih parova u progresiji koja nam je data? Naravno, tačno polovina svih brojeva, tj.
Na osnovu činjenice da je zbir dva člana aritmetičke progresije jednak, a slični parovi jednaki, dobijamo da je ukupan zbir jednak:
.
Dakle, formula za zbir prvih članova bilo koje aritmetičke progresije bit će:

U nekim problemima ne znamo th pojam, ali znamo razliku progresije. Pokušajte zamijeniti formulu th-og člana u formulu zbira.
šta si dobio?

Dobro urađeno! Vratimo se sada na problem koji je postavljen Carlu Gausu: izračunajte sami čemu je jednak zbir brojeva koji počinju od th i zbiru brojeva koji počinju od th.

Koliko si dobio?
Gauss je otkrio da je zbir članova jednak i zbir članova. Jesi li tako odlučio?

Zapravo, formulu za zbir članova aritmetičke progresije dokazao je starogrčki naučnik Diofant još u 3. veku, i sve to vreme, duhoviti ljudi su u potpunosti koristili svojstva aritmetičke progresije.
Na primjer, zamislite Drevni Egipat i najveći građevinski poduhvat tog vremena - izgradnja piramide... Na slici je jedna njena strana.

Gdje je tu napredak, kažete? Pažljivo pogledajte i pronađite uzorak u broju pješčanih blokova u svakom redu zida piramide.

Zašto ne aritmetička progresija? Izračunajte koliko je blokova potrebno za izgradnju jednog zida ako su blok cigle postavljene u podnožju. Nadam se da nećete brojati dok prelazite prstom po monitoru, sjećate se zadnje formule i svega što smo rekli o aritmetičkoj progresiji?

U ovom slučaju, progresija izgleda ovako: .
Razlika aritmetičke progresije.
Broj članova aritmetičke progresije.
Zamijenimo naše podatke u posljednje formule (izračunajte broj blokova na 2 načina).

Metoda 1.

Metoda 2.

A sada možete izračunati na monitoru: usporedite dobivene vrijednosti s brojem blokova koji se nalaze u našoj piramidi. Jasno? Bravo, savladali ste zbir n-ih članova aritmetičke progresije.
Naravno, ne možete izgraditi piramidu od blokova u podnožju, ali od? Pokušajte izračunati koliko je pješčanih cigli potrebno za izgradnju zida s ovim uvjetom.
Jeste li uspjeli?
Tačan odgovor su blokovi:

Trening

Zadaci:

Maša je u formi za ljeto. Svakim danom povećava broj čučnjeva. Koliko puta će Maša raditi čučnjeve u sedmici ako je radila čučnjeve na prvom treningu?
Koliki je zbir svih neparnih brojeva sadržanih u.
Prilikom skladištenja trupaca, drvosječe ih slažu na način da svaki gornji sloj sadrži jedan trupac manje od prethodnog. Koliko je trupaca u jednom zidu, ako je temelj zidanja trupac?

odgovori:

Definirajmo parametre aritmetičke progresije. U ovom slučaju
(sedmice = dani).
odgovor: Za dvije sedmice, Maša bi trebala raditi čučnjeve jednom dnevno.
Prvo neparan broj, posljednji broj.
Razlika aritmetičke progresije.
Broj neparnih brojeva u je pola, međutim, provjerimo ovu činjenicu koristeći formulu za pronalaženje th člana aritmetičke progresije:
Brojevi sadrže neparne brojeve.
Zamijenimo dostupne podatke u formulu:
odgovor: Zbir svih neparnih brojeva sadržanih u je jednak.
Prisjetimo se problema s piramidama. Za naš slučaj, a , budući da je svaki gornji sloj smanjen za jedan log, onda ukupno postoji gomila slojeva, tj.
Zamijenimo podatke u formulu:
odgovor: U zidovima su trupci.

Hajde da sumiramo

- brojevni niz u kojem je razlika između susjednih brojeva ista i jednaka. Može se povećavati ili smanjivati.
Pronalaženje formule Vi član aritmetičke progresije piše se formulom - , gdje je broj brojeva u progresiji.
Svojstvo članova aritmetičke progresije- - gdje je broj brojeva u progresiji.
Zbir članova aritmetičke progresije može se naći na dva načina:

, gdje je broj vrijednosti.

ARITHMETIČKA PROGRESIJA. PROSJEČAN NIVO

Redoslijed brojeva

Hajde da sjednemo i počnemo pisati neke brojeve. Na primjer:

Možete napisati bilo koje brojeve, a može ih biti koliko god želite. Ali uvijek možemo reći koji je prvi, koji je drugi i tako dalje, odnosno možemo ih numerisati. Ovo je primjer niza brojeva.

Redoslijed brojeva je skup brojeva, od kojih se svakom može dodijeliti jedinstveni broj.

Drugim riječima, svaki broj može biti povezan s određenim prirodnim brojem, i to jedinstvenim. I nećemo dodijeliti ovaj broj nijednom drugom broju iz ovog skupa.

Broj sa brojem naziva se th član niza.

Obično cijeli niz nazivamo nekim slovom (na primjer,), a svaki član ovog niza je isto slovo s indeksom jednakim broju ovog člana: .

Vrlo je zgodno ako se th član niza može specificirati nekom formulom. Na primjer, formula

postavlja redoslijed:

A formula je sljedeći niz:

Na primjer, aritmetička progresija je niz (prvi član je ovdje jednak, a razlika je). Ili (, razlika).

formula n-tog člana

Formulu nazivamo rekurentnom u kojoj, da biste saznali th pojam, morate znati prethodni ili nekoliko prethodnih:

Da bismo pronašli, na primjer, th član progresije koristeći ovu formulu, morat ćemo izračunati prethodnih devet. Na primjer, neka. onda:

Pa, da li je sada jasno koja je formula?

U svakom redu dodajemo, pomnoženo nekim brojem. Koji? Vrlo jednostavno: ovo je broj trenutnog člana minus:

Sada je mnogo zgodnije, zar ne? Provjeravamo:

Odlučite sami:

U aritmetičkoj progresiji pronađite formulu za n-ti član i pronađite stoti član.

Rješenje:

Prvi član je jednak. Koja je razlika? Evo šta:

(Zato se zove razlika jer je jednaka razlici uzastopnih članova progresije).

Dakle, formula:

Tada je stoti član jednak:

Koliki je zbir svih prirodnih brojeva od do?

Prema legendi, veliki matematičar Carl Gauss, kao 9-godišnji dječak, izračunao je ovu količinu za nekoliko minuta. Primijetio je da je zbir prvog i posljednjeg broja jednak, zbir drugog i pretposljednjeg broja isti, zbir trećeg i trećeg sa kraja isti, itd. Koliko ukupno ima takvih parova? Tako je, tačno polovina broja svih brojeva, tj. dakle,

Opća formula za zbir prvih članova bilo koje aritmetičke progresije bit će:

primjer:
Pronađite zbir svih dvocifrenim brojevima, višestruki.

Rješenje:

Prvi takav broj je ovaj. Svaki naredni broj se dobija dodavanjem prethodnog broja. Dakle, brojevi koji nas zanimaju formiraju aritmetičku progresiju sa prvim članom i razlikom.

Formula th člana za ovu progresiju:

Koliko članova ima u progresiji ako svi moraju biti dvocifreni?

Vrlo jednostavno: .

Posljednji član progresije će biti jednak. Zatim suma:

Odgovor: .

Sada odlučite sami:

Svakog dana sportista pretrči više metara nego prethodnog dana. Koliko će ukupno kilometara pretrčati u sedmici ako je prvog dana pretrčao km m?
Biciklista svaki dan prijeđe više kilometara nego prethodnog dana. Prvog dana prešao je km. Koliko dana mu je potrebno da pređe kilometar? Koliko će kilometara preći tokom posljednjeg dana svog putovanja?
Cijena frižidera u trgovini svake godine se smanjuje za isti iznos. Odredite za koliko se smanjila cijena frižidera svake godine ako je, stavljen na prodaju za rublje, šest godina kasnije prodat za rublje.

odgovori:

Ovdje je najvažnije prepoznati aritmetičku progresiju i odrediti njene parametre. U ovom slučaju, (sedmice = dani). Morate odrediti zbir prvih članova ove progresije:
.
odgovor:
Ovdje je dato: , mora se naći.
Očigledno, morate koristiti istu formulu sume kao u prethodnom zadatku:
.
Zamijenite vrijednosti:
Korijen očito ne odgovara, tako da je odgovor.
Izračunajmo put koji smo prešli u posljednjem danu koristeći formulu th člana:
(km).
odgovor:
Dato: . Pronađite: .
Ne može biti jednostavnije:
(rub).
odgovor:

ARITHMETIČKA PROGRESIJA. UKRATKO O GLAVNIM STVARIMA

Ovo je niz brojeva u kojem je razlika između susjednih brojeva ista i jednaka.

Aritmetička progresija može biti rastuća () i opadajuća ().

Na primjer:

Formula za pronalaženje n-og člana aritmetičke progresije

zapisuje se po formuli, gdje je broj brojeva u progresiji.

Svojstvo članova aritmetičke progresije

Omogućava vam da lako pronađete pojam progresije ako su poznati njegovi susjedni pojmovi - gdje je broj brojeva u progresiji.

Zbir članova aritmetičke progresije

Postoje dva načina da pronađete iznos:

Gdje je broj vrijednosti.

PREOSTALE 2/3 ČLANKA DOSTUPNE SAMO YOUCLEVER STUDENTIMA!

Postanite YouClever student,

Pripremite se za Jedinstveni državni ispit ili Jedinstveni državni ispit iz matematike po cijeni “šoljica kafe mjesečno”,

I također dobijte neograničen pristup udžbeniku “YouClever”, pripremnom programu “100gia” (knjiga rješavanja), neograničenom probnom Jedinstvenom državnom ispitu i Jedinstvenom državnom ispitu, 6000 problema s analizom rješenja i drugim uslugama YouClever i 100gia.

Aritmetičke i geometrijske progresije

Teorijske informacije

Teorijske informacije

	Aritmetička progresija	Geometrijska progresija
Definicija	Aritmetička progresija a n je niz u kojem je svaki član, počevši od drugog, jednak prethodnom članu dodanom istom broju d (d- razlika u napredovanju)	Geometrijska progresija b n je niz brojeva koji nisu nula, čiji je svaki član, počevši od drugog, jednak prethodnom članu pomnoženom istim brojem q (q- imenilac progresije)
Formula recidiva	Za bilo koji prirodni n a n + 1 = a n + d	Za bilo koji prirodni n b n + 1 = b n ∙ q, b n ≠ 0
Formula n-ti član	a n = a 1 + d (n – 1)	b n = b 1 ∙ q n - 1 , b n ≠ 0
Karakteristično svojstvo
Zbir prvih n članova

Primjeri zadataka s komentarima

Vježba 1

U aritmetičkoj progresiji ( a n) a 1 = -6, a 2

Prema formuli n-tog člana:

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

Po uslovu:

a 1= -6, dakle a 22= -6 + 21 d .

Potrebno je pronaći razliku progresija:

d = a 2 – a 1 = -8 – (-6) = -2

a 22 = -6 + 21 ∙ (-2) = - 48.

Odgovor : a 22 = -48.

Zadatak 2

Naći peti član geometrijske progresije: -3; 6;....

1. metoda (koristeći n-term formulu)

Prema formuli za n-ti član geometrijske progresije:

b 5 = b 1 ∙ q 5 - 1 = b 1 ∙ q 4.

Jer b 1 = -3,

2. metoda (koristeći ponavljajuća formula)

Pošto je imenilac progresije -2 (q = -2), onda:

b 3 = 6 ∙ (-2) = -12;

b 4 = -12 ∙ (-2) = 24;

b 5 = 24 ∙ (-2) = -48.

Odgovor : b 5 = -48.

Zadatak 3

U aritmetičkoj progresiji ( a n) a 74 = 34; a 76= 156. Pronađite sedamdeset peti član ove progresije.

Za aritmetičku progresiju, karakteristično svojstvo ima oblik .

dakle:

Zamijenimo podatke u formulu:

Odgovor: 95.

Zadatak 4

U aritmetičkoj progresiji ( a n ) a n= 3n - 4. Naći zbir prvih sedamnaest članova.

Da bi se pronašao zbroj prvih n članova aritmetičke progresije, koriste se dvije formule:

Koji od njih je pogodniji za korištenje u ovom slučaju?

Po uslovu je poznata formula za n-ti član originalne progresije ( a n) a n= 3n - 4. Možete odmah pronaći i a 1, And a 16 bez pronalaženja d. Stoga ćemo koristiti prvu formulu.

Odgovor: 368.

Zadatak 5

U aritmetičkoj progresiji ( a n) a 1 = -6; a 2= -8. Pronađite dvadeset drugi član progresije.

Prema formuli n-tog člana:

a 22 = a 1 + d (22 – 1) = a 1+ 21d.

Po uslovu, ako a 1= -6, dakle a 22= -6 + 21d . Potrebno je pronaći razliku progresija:

d = a 2 – a 1 = -8 – (-6) = -2

a 22 = -6 + 21 ∙ (-2) = -48.

Odgovor : a 22 = -48.

Zadatak 6

Zapisano je nekoliko uzastopnih članova geometrijske progresije:

Pronađite termin progresije označen sa x.

Prilikom rješavanja koristit ćemo formulu za n-ti član b n = b 1 ∙ q n - 1 za geometrijske progresije. Prvi termin progresije. Da biste pronašli nazivnik progresije q, potrebno je da uzmete bilo koji od datih članova progresije i podijelite s prethodnim. U našem primjeru možemo uzeti i podijeliti po. Dobijamo da je q = 3. Umjesto n, u formulu zamjenjujemo 3, jer je potrebno pronaći treći član date geometrijske progresije.

Zamjenom pronađenih vrijednosti u formulu dobijamo:

Odgovor: .

Zadatak 7

Od aritmetičkih progresija, dato formulom n-ti pojam, odaberite onaj za koji je uvjet zadovoljen a 27 > 9:

Pošto za 27. član progresije mora biti zadovoljen dati uslov, u svakoj od četiri progresije zamjenjujemo 27 umjesto n. U 4. progresiji dobijamo:

Odgovor: 4.

Zadatak 8

U aritmetičkoj progresiji a 1= 3, d = -1,5. Odrediti najveća vrijednost n za koji vrijedi nejednakost a n > -6.

I. V. Yakovlev | Matematički materijali | MathUs.ru

Aritmetička progresija

Aritmetička progresija je posebna vrsta niza. Stoga, prije definiranja aritmetičke (a zatim geometrijske) progresije, moramo ukratko prodiskutirati o važnom konceptu niza brojeva.

Subsequence

Zamislite uređaj na čijem ekranu se jedan za drugim prikazuju određeni brojevi. Recimo 2; 7; 13; 1; 6; 0; 3; : : : Ovaj skup brojeva je upravo primjer niza.

Definicija. Brojčani niz je skup brojeva u kojem se svakom broju može dodijeliti jedinstveni broj (tj. povezan s jednim prirodnim brojem)1. Broj n naziva se n-ti član niza.

Dakle, u gornjem primjeru, prvi broj je 2, ovo je prvi član niza, koji se može označiti sa a1; broj pet ima broj 6 je peti član niza, koji se može označiti sa a5. Općenito, n-ti član niza označava se sa (ili bn, cn, itd.).

Vrlo zgodna situacija je kada se n-ti član niza može specificirati nekom formulom. Na primjer, formula an = 2n 3 specificira niz: 1; 1; 3; 5; 7; : : : Formula an = (1)n specificira niz: 1; 1; 1; 1; : : :

Nije svaki skup brojeva niz. Dakle, segment nije niz; sadrži “previše” brojeva za prenumeraciju. Skup R od svih realni brojevi takođe nije niz. Ove činjenice se dokazuju u toku matematičke analize.

Aritmetička progresija: osnovne definicije

Sada smo spremni da definišemo aritmetičku progresiju.

Definicija. Aritmetička progresija je niz u kojem je svaki član (počevši od drugog) jednak zbiru prethodnog člana i nekog fiksnog broja (koji se naziva razlika aritmetičke progresije).

Na primjer, sekvenca 2; 5; 8; jedanaest; : : : je aritmetička progresija sa prvim članom 2 i razlikom 3. Sekvenca 7; 2; 3; 8; : : : je aritmetička progresija sa prvim članom 7 i razlikom 5. Sekvenca 3; 3; 3; : : : je aritmetička progresija s razlikom jednakom nuli.

Ekvivalentna definicija: niz an se naziva aritmetičkom progresijom ako je razlika an+1 an konstantna vrijednost (nezavisna od n).

Aritmetička progresija se naziva rastućom ako je njena razlika pozitivna, a opadajućom ako je njena razlika negativna.

1 Ali evo još sažetije definicije: niz je funkcija definirana na skupu prirodnih brojeva. Na primjer, niz realnih brojeva je funkcija f: N ! R.

Podrazumevano, nizovi se smatraju beskonačnim, odnosno sadrže beskonačan broj brojeva. Ali niko nam ne smeta da razmatramo konačne nizove; u stvari, bilo koji konačni skup brojeva može se nazvati konačnim nizom. Na primjer, krajnja sekvenca je 1; 2; 3; 4; 5 se sastoji od pet brojeva.

Formula za n-ti član aritmetičke progresije

Lako je shvatiti da je aritmetička progresija u potpunosti određena sa dva broja: prvim članom i razlikom. Stoga se postavlja pitanje: kako, znajući prvi član i razliku, pronaći proizvoljan član aritmetičke progresije?

Nije teško dobiti traženu formulu za n-ti član aritmetičke progresije. Neka an

aritmetička progresija s razlikom d. Imamo:
an+1 = an + d (n = 1; 2; :: :):
Posebno pišemo:
a2 = a1 + d;
a3 = a2 + d = (a1 + d) + d = a1 + 2d;
a4 = a3 + d = (a1 + 2d) + d = a1 + 3d;
i sada postaje jasno da je formula za an:
an = a1 + (n 1)d:

Zadatak 1. U aritmetičkoj progresiji 2; 5; 8; jedanaest; : : : pronađite formulu za n-ti član i izračunajte stoti član.

Rješenje. Prema formuli (1) imamo:

an = 2 + 3(n 1) = 3n 1:

a100 = 3 100 1 = 299:

Svojstvo i znak aritmetičke progresije

Svojstvo aritmetičke progresije. U aritmetičkoj progresiji an za bilo koji

Drugim riječima, svaki član aritmetičke progresije (počevši od drugog) je aritmetička sredina njegovih susjednih članova.

	Dokaz. Imamo:
	a n 1 + a n+1		(an d) + (an + d)

što je bilo potrebno.

Općenito, aritmetička progresija an zadovoljava jednakost

a n = a n k + a n+k

za bilo koji n > 2 i bilo koji prirodni k< n. Попробуйте самостоятельно доказать эту формулу тем же самым приёмом, что и формулу (2 ).

Ispada da formula (2) služi ne samo kao neophodan već i kao dovoljan uslov da niz bude aritmetička progresija.

Znak aritmetičke progresije. Ako jednakost (2) vrijedi za sve n > 2, tada je niz an aritmetička progresija.

Dokaz. Prepišimo formulu (2) na sljedeći način:

a n a n 1 = a n+1 a n:

Iz ovoga možemo vidjeti da razlika an+1 an ne zavisi od n, a to upravo znači da je niz an aritmetička progresija.

Svojstvo i znak aritmetičke progresije može se formulisati u obliku jednog iskaza; Radi praktičnosti, to ćemo učiniti za tri broja (ovo je situacija koja se često javlja u problemima).

Karakterizacija aritmetičke progresije. Tri broja a, b, c formiraju aritmetičku progresiju ako i samo ako je 2b = a + c.

Zadatak 2. (MSU, Ekonomski fakultet, 2007.) Tri broja 8x, 3 x2 i 4 u navedenom redoslijedu čine opadajuću aritmetičku progresiju. Pronađite x i označite razliku ove progresije.

Rješenje. Po svojstvu aritmetičke progresije imamo:

2(3 x2 ) = 8x 4 , 2x2 + 8x 10 = 0 , x2 + 4x 5 = 0 , x = 1; x = 5:

Ako je x = 1, onda dobijamo opadajuću progresiju od 8, 2, 4 sa razlikom od 6. Ako je x = 5, onda dobijamo rastuću progresiju od 40, 22, 4; ovaj slučaj nije prikladan.

Odgovor: x = 1, razlika je 6.

Zbir prvih n članova aritmetičke progresije

Legenda kaže da je jednog dana učiteljica rekla djeci da pronađu zbir brojeva od 1 do 100 i tiho sjela da čitaju novine. Međutim, za nekoliko minuta jedan dječak je rekao da je riješio problem. To je bio devetogodišnji Karl Fridrih Gaus, kasnije jedan od najvećih matematičara u istoriji.

Ideja malog Gausa je bila sljedeća. Neka

S = 1 + 2 + 3 + : : : + 98 + 99 + 100:

Zapišimo ovaj iznos obrnutim redoslijedom:

S = 100 + 99 + 98 + : : : + 3 + 2 + 1;

i dodajte ove dvije formule:

2S = (1 + 100) + (2 + 99) + (3 + 98) + : : : + (98 + 3) + (99 + 2) + (100 + 1):

Svaki član u zagradama jednak je 101, a takvih je ukupno 100. Dakle

2S = 101 100 = 10100;

Koristimo ovu ideju da izvedemo formulu sume

S = a1 + a2 + : : : + an + a n n: (3)

Korisna modifikacija formule (3) se dobija ako u nju zamenimo formulu n-tog člana an = a1 + (n 1)d:

		2a1 + (n 1)d

Zadatak 3. Nađite zbir svih pozitivnih trocifrenih brojeva deljivih sa 13.

Rješenje. Trocifreni brojevi, višekratnici od 13, formiraju aritmetičku progresiju sa prvim članom 104 i razlikom 13; N-i član ove progresije ima oblik:

an = 104 + 13(n 1) = 91 + 13n:

Hajde da saznamo koliko pojmova sadrži naša progresija. Da bismo to učinili, rješavamo nejednakost:

an 6 999; 91 + 13n 6 999;

n 6 908 13 = 6911 13 ; n 6 69:

Dakle, u našoj progresiji ima 69 članova. Koristeći formulu (4) nalazimo potrebnu količinu:

S = 2 104 + 68 13 69 = 37674: 2