Definitia 1. Sirul numeric (an)n Î N se numeste progresie aritmetica, daca exista un numar real d, numit ratia progresia, astfel incat
Elementul an se numeste termen general al progresiei sau termen de rang n. Exemplul 1. Sa se verifice daca sirurile ce urmeaza formeaza o progresie aritmetica Rezolvare. a) Cum diferenta an+1 - an reprezinta un numar constant b) Similar exemplului a) se obtine c) Se scriu primii trei termeni ai sirului a1 = 1, a2 = 1/2, a3 = 1/3 si se observa ca a2 - a1 = -1/2 ¹ a3 - a2 = -1/6, adica sirul dat nu formeaza o progresie aritmetica. Altfel, se considera diferenta si se observa ca ea depinde de n (nu este un numar constant) si prin urmare sirul dat nu este o progresie aritmetica.
Demonstratiile proprietatilor ce urmeaza, pot fi gasite, de exemplu, in [1]. P1. Termenul general al progresiei aritmetice se poate determina prin formula
P2. (Proprietatea caracteristica a progresiei aritmetice). Termenul de rang n este media aritmetica a termenilor echidistanti de el:
Nota. Din propretatea P2 rezulta ca conditia necesara si suficienta ca a) trei numere a, b, c (in ordinea data) sa formeze o progresie aritmetica este
b) trei numere a, b, c (fara precizarea consecutivitatii) sa formeze o progresie aritmetica este
P4. Formula sumei Sn primilor n termeni ai progresiei aritmetice:
Definitia 2. Progresia aritmetica este un sir crescator (descrescator), daca si numai daca ratia ei este un numar pozitiv (negativ). Daca ratia progresiei este zero avem un sir constant. In continuare sa anlizam cateva exemple. Exemplul 2. Sa se determine progresia aritmetica, daca a3 = 2 si a5 = -2. Rezolvare. Se aplica formula teremenul general al progresiei aritmetice si se obtine sistemul
Exemplul 3. Sa se determine numarul x, astfel ca numerele a - x, x, b (a, b fiind date), luate in aceasta ordine sa formeze o progresie aritmetica. Rezolvare. Se utilizeaza proprietatea caracteristica a progresiei aritmetice si se obtine ecuatia liniara Exemplul 4. Sa se determine progresia aritmetica, suma primilor n termeni ai careia se exprima prin formula Rezolvare. Cum suma primilor (n - 1) termeni este Substituind in formula termenului general, consecutiv n = 1, 2, 3, ... se obtine a1 = 9, a2 = 15, a3 = 21, ... Exemplul 5. Sa se determine suma primilor nouasprezece termeni ai progresiei aritmetice a1, a2, a3, ..., daca Rezolvare. Se observa ca 4 + 16 = 8 + 12 si, prin urmare, (a se vedea (6)) a4 + a16 = a8 + a12. Se tine seama ca suma acestor termeni este 224, si se obtine a4 + a16 = 112. Cum (a se vedea (7)) si a1 + a19 = a4 + a16 = 112 (1 + 19=4 + 16), rezulta Exemplul 6. Pentru ce valori ale parametrului a exista asa valori ale variabilei x astfel incat numerele Rezolvare. Conform proprietatii caracteristice a progresiei aritmetice, se obtine ecuatia Se observa ca pentru a £ 0 ecuatia nu are solutii (membrul din dreapta, ca suma de termeni pozitivi, este un numar pozitiv). Cum ax + y = ax·ay, (a > 0, a ¹ 1), ecuatia se scrie Se noteaza , t ³ 2 (suma a doua marimi pozitive inverse), atunci Cel putin o radacina a acestei ecuatii urmeaza a fi mai mare ca doi (ecuatia data are doua radacini reale distincte, deoarece pentru a > 0, -(a+2) < 0 si coeficientul de pe langa t2, 1 > 0), pentru ce este suficient ca sa se verifice sistemul
Exemplul 7. Sa se determine suma tuturor numerelor pare de trei cifre, divizibile la 3. Rezolvare. Primul numar par de trei cifre, divizibil la 3 este 102. Cum numarul par, divizibil la 3 se divide si la 6, se obtine progresia Se tine seama ca ax = a1 + (x - 1)d sau Exemplul 8. Fie Sn, Sm si Sp suma primilor n, respectiv m si p, termeni ai progresiei aritmetice a1, a2, a3, .... Sa se arate ca
Rezolvare. Se tine seama de formula (8) si egalitatea (9) devine Cum
Exemplul 9. Sa se determine numerele, ce sunt termeni comuni ai progresiilor aritmetice 2, 5, 8, ..., 332 si 7, 12, 17, ..., 157. Rezolvare. Fie b este termenul de rang n in prima progresie si, prin urmare, b = 2 + (n - 1)·3 si in acelasi timp, este termenul de rang m in a doua progresie, adica b = 7 + (m - 1)·5. Asadar se obtine ecuatia Exemplul 10. Suma a trei numere pozitive a, b si g este egala cu p/2. Sa se determine produsul ctga· ctgg daca ctga, ctgb, ctgg formeaza o progresie aritmetica. Rezolvare. Se tine seama de proprietatea caracteristica a progresiei aritmetice si se obtine relatia Exemplul 11. Fie ecuatia patrata x2 + px + q = 0 cu radacinile reale x1 si x2. Sa se determine p si q astfel incat q, x1, p, x2 (in ordinea indicata) sa formeze o progresie aritmetica crescatoare. Rezolvare. Se utilizeaza proprietatea caracteristica a progresiei aritmetice, teorema lui Viete si se obtine sistemul
Cum progresia urmeaza a fi crescatoare, ramane q = -4, x1 = -2, p = 0, x2 = 2 si prin urmare ecuatia patrata ce verifica conditiile problemei date este x2 - 4 = 0 cu p = 0 si q = -4. Exemplul 12. Sa se determine primii trei termeni ai unei progresii aritmetice, descrescatoare, daca a1 + a3 + a5 = -24 si a1a3a5 = 640. Rezolvare. Se utilizeaza proprietatea P3 si se determina a3 = -8, dupa ce se obtine sistemul
Definitia 2. Sirul numeric (bn)n Î N se numeste progresie geometrica, daca exista asa un numar q, numit ratia progresiei, astfel incat Elementul bn se numeste termen general al progresiei de rang n. Urmatoarele siruri reprezinta progresii geometrice:
Tinem sa mentionam, ca daca unul din termenii progresiei geometrice este egal cu zero, atunci sau b1 = 0 sau q = 0.
P5. Termenul de rang n al progresiei geometrice se determine prin formula
P6. (Proprietatea caracteristica a unei progresii geometrice). Patratul termenului de rang n este egal cu produsul termenilor echidistanti de el:
Nota. Formulele (12), (13) se pot scrie si astfel
P7. Daca k + n = m + p (k, n, m, p Î N), atunci
P8. Trei numere a, b, c formeaza o progresie geometrica (fara a preciza consecutivitatea lor) daca si numai daca verifica relatia:
P9. Suma primilor n termeni Sn ai unei progresii geometrice se determina prin formula
In caz q = 1 suma primilor n termeni se determina prin formula
P10. Suma S a tuturor termenilor ai progresiei geometrice infinit descrescatoare (|q| < 1) se determina prin formula
In continuare sa analizam cateva exemple. Exemplul 13. Produsul primilor trei termeni ai unei progresii geometrice este egal cu 1728, iar suma lor este egala cu 63. Sa se determine primul termen si ratia progresiei. Rezolvare. Fie primii termeni ai progresiei b1, b2 si b3. Atunci din conditia b1b2b3 = 1728 rezulta (a se vedea (12)) si b2 = 12. Astfel se obtine sistemul:
Exemplul 14. Intr-o progresie geometrica cu termeni pozitivi termenul de rangul (m + n) este egal cu p, iar termenul de rangul (m - n) (m > n) este s. Sa se determine termenul de rang m si termenul de rang n. Rezolvare. Cum (a se vedea (11)) Conform conditiilor problemei si formulei (10 ) avem
Exemplul 15. Sa se calculeze suma Rezolvare. Avem Exemplul 16. Sa se arate ca numerele 9, 10, 11 nu pot fi termeni ai unei progresii geometrice. Rezolvare. Fie ca numerele date sunt termeni ai progresiei geometrice cu primul termen b1 si ratia q. Atunci 9 = b1qk-1, 10 = b1qn-1 si 11 = b1qm-1, de unde rezulta Exemplul 17. Numerele a, b, c, d formeaza o progresie geometrica. Sa se arate ca (a - c)2 + (b - c)2 + (b - d)2 = (a - d)2. Rezolvare. Se dezvolta membrul din stanga egalitatii Exemplul 18. Suma termenilor unei progresii geometrice infinit descrescatoare este egal cu 4, iar suma cuburilor termenilor ei este egala cu 192. Sa se determine termenul de rang 5. Rezolvare. Fie b1 si q - primul termen si ratia progresiei geometrice date. Atunci |q| < 1 si Exemplul 19. Sa se rezolve ecuatia: Rezolvare. Se observa ca in numaratorul membrului din stanga se afla suma termenilor unei progresii geometrice infinit descrescatoare cu primul termen b1 = 1 si ratia q1 = tgx, iar in numitorul membrului din stanga - suma termenilor unei progresii geometrice infinit descrescatoare cu primul termen 1 si ratia (-tgx). Cum |tgx| < 1 ecuatia se scrie
Exemplul 20. Sa se determine numerele a, b si c daca se stie ca a, b, c sunt trei termeni consecutivi ai unei progresii geometrice; a, b + 2, c formeaza o progresie aritmetica, iar a, b + 2, c + 9 formeaza o progresie geometrica. Rezolvare. Se utilizeaza proprietatile caracteristice ale progresiilor geometrice si aritmetice si se obtine sistemul
Exemplul 21. Sa se arate, ca daca numerele pozitive a, b, c sunt respectiv termenii de rang m, n, p atat a unei progresii aritmetice cat si geometrice, atunci ab-c·bc-a·ca-b = 1. Rezolvare. Conform conditiilor
Din egalitatile (22) rezulta
Se tine seama de egalitatile (23) si (24) si se obtine Exemplul 22. Sa se determine triunghiurile, lungimile laturilor carora formeaza o progresie geometrica, iar marimile unghiurilor - o progresiei aritmetica. Rezolvare. Fie a, b, g - unghiurile interioare ale unui triunghi, opuse laturilor a, b si c. Cum a + b + g = 180° si a = b - d, g = b + d unde d - ratia progresiei aritmetice, se obtine Conform teoremei cosinusurilor Astfel se obtine un triughi isoscel (a = c) cu unghiul cuprins intre aceste laturi egal cu 60°, adica un triuhgi echilateral. Exemplul 23. Sirul de numere pozitive a1, a2, ..., an, ... formeaza o progresie aritmetica, iar sirul b1, b2, ..., bn, ... - o progresie geometrica. Sa se arate ca pentru orice n natural, n > 2 Rezolvare. Fie d - ratia progresiei aritmetice si q - ratia progresiei geometrice. Cum a1 = b1 si a2 = b2 se obtine
Altfel, se considera diferenta Cum q > 1 si, prin urmare qk > 1, k Î N, se obtine Exemplul 24. Sa se determine progresiile ce sunt concomitent si aritmetice si geometrice. Rezolvare. Fie a1, a2, ..., an, ... progresiile aritmetica si geometrica. Atunci 2ak+2 = ak+1 + ak+3, si 2a1qk+1 = a1qk + a1qk+2 sau a1qk - 2a1qk+1 + a1qk+2 = 0, de unde se obtine Asadar, daca a1q ¹ 0 rezulta q = 1, adica progresia reprezinta un sir constant a1, a1, ..., a1, ... (d = 0, q = 1). Daca a = 0, se obtine sirul constant 0, 0, ..., 0, ... (d = 0, q Î R), iar daca q = 0, a ¹ 0 solutii nu sunt.
|