Tak, tak: postęp arytmetyczny to nie zabawka dla Ciebie :)

Cóż, przyjaciele, jeśli czytacie ten tekst, to wewnętrzne dowody cap mówią mi, że jeszcze nie wiecie, czym jest postęp arytmetyczny, ale naprawdę (nie, w ten sposób: DUŻO!) chcecie się tego dowiedzieć. Dlatego nie będę Was dręczyć długimi wstępami i od razu przejdę do sedna.

Najpierw kilka przykładów. Przyjrzyjmy się kilku zestawom liczb:

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

Co łączy wszystkie te zestawy? Na pierwszy rzut oka nic. Ale rzeczywiście coś jest. Mianowicie: każdy kolejny element różni się od poprzedniego tą samą liczbą.

Oceńcie sami. Pierwszy zestaw to po prostu kolejne liczby, a każda następna jest o jeden większa od poprzedniej. W drugim przypadku różnica między seriami stałe numery wynosi już pięć, ale różnica ta jest nadal stała. W trzecim przypadku są w ogóle korzenie. Jednak $2\sqrt(2)=\sqrt(2)+\sqrt(2)$ i $3\sqrt(2)=2\sqrt(2)+\sqrt(2)$, tj. i w tym przypadku każdy kolejny element po prostu zwiększa się o $\sqrt(2)$ (i nie bój się, że ta liczba jest irracjonalna).

Zatem: wszystkie takie ciągi nazywane są postępami arytmetycznymi. Podajmy ścisłą definicję:

Definicja. Ciąg liczb, w którym każda kolejna różni się od poprzedniej dokładnie o tę samą kwotę, nazywa się postępem arytmetycznym. Sama wielkość różnicy między liczbami nazywana jest różnicą progresji i najczęściej oznaczana jest literą $d$.

Notacja: $\left(((a)_(n)) \right)$ to sama progresja, $d$ to jej różnica.

I tylko kilka ważnych uwag. Po pierwsze, brana jest pod uwagę jedynie progresja zamówione sekwencja liczb: można je czytać ściśle w kolejności, w jakiej zostały zapisane – i nic więcej. Liczb nie można zmieniać ani zamieniać.

Po drugie, sama sekwencja może być skończona lub nieskończona. Na przykład zbiór (1; 2; 3) jest oczywiście skończonym ciągiem arytmetycznym. Ale jeśli napiszesz coś w duchu (1; 2; 3; 4; ...) - to już jest nieskończony postęp. Wielokropek po czwórce wydaje się wskazywać, że przed nami jeszcze kilka liczb. Na przykład nieskończenie wiele :)

Chciałbym również zauważyć, że progresja może być rosnąca lub malejąca. Widzieliśmy już rosnące - ten sam zbiór (1; 2; 3; 4; ...). Oto przykłady progresji malejącej:

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

OK, OK: ostatni przykład może wydawać się zbyt skomplikowany. Ale resztę, jak sądzę, rozumiesz. Dlatego wprowadzamy nowe definicje:

Definicja. Postęp arytmetyczny nazywa się:

1. rosnący, jeśli każdy kolejny element jest większy od poprzedniego;
2. zmniejsza się, jeśli wręcz przeciwnie, każdy kolejny element jest mniejszy niż poprzedni.

Ponadto istnieją tak zwane ciągi „stacjonarne” - składają się z tej samej powtarzającej się liczby. Na przykład (3; 3; 3; ...).

Pozostaje tylko jedno pytanie: jak odróżnić progresję rosnącą od malejącej? Na szczęście wszystko tutaj zależy tylko od tego, jaki jest znak liczby $d$, czyli tj. różnice w progresji:

1. Jeżeli $d \gt 0$, to postęp wzrasta;
2. Jeśli $d \lt 0$, to postęp oczywiście maleje;
3. Wreszcie mamy przypadek $d=0$ - w tym przypadku cały postęp sprowadza się do stacjonarnego ciągu identycznych liczb: (1; 1; 1; 1; ...) itd.

Spróbujmy obliczyć różnicę $d$ dla trzech podanych powyżej progresji malejących. Aby to zrobić, wystarczy wziąć dowolne dwa sąsiednie elementy (na przykład pierwszy i drugi) i odjąć liczbę po lewej stronie od liczby po prawej stronie. Będzie to wyglądać tak:

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

Jak widać, we wszystkich trzech przypadkach różnica faktycznie okazała się ujemna. A teraz, gdy już mniej więcej opracowaliśmy definicje, czas dowiedzieć się, jak opisuje się progresje i jakie mają właściwości.

Warunki progresji i formuła powtarzalności

Ponieważ elementów naszych ciągów nie można zamieniać miejscami, można je ponumerować:

\[\lewy(((a)_(n)) \prawy)=\lewy\( ((a)_(1)),\ ((a)_(2)),((a)_(3 )),... \Prawidłowy\)\]

Poszczególne elementy tego zbioru nazywane są elementami progresji. Są one oznaczone numerem: pierwszy członek, drugi członek itp.

Ponadto, jak już wiemy, sąsiednie wyrazy progresji powiązane są wzorem:

\[((a)_(n))-((a)_(n-1))=d\Strzałka w prawo ((a)_(n))=((a)_(n-1))+d \]

Krótko mówiąc, aby znaleźć $n$-ty wyraz progresji, musisz znać $n-1$-ty wyraz i różnicę $d$. Formuła ta nazywa się rekurencyjną, ponieważ za jej pomocą można znaleźć dowolną liczbę tylko znając poprzednią (a właściwie wszystkie poprzednie). Jest to bardzo niewygodne, dlatego istnieje bardziej przebiegła formuła, która redukuje wszelkie obliczenia do pierwszego członu i różnicy:

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

Prawdopodobnie spotkałeś się już z tą formułą. Lubią podawać to w różnego rodzaju podręcznikach i książkach z rozwiązaniami. I w każdym rozsądnym podręczniku do matematyki jest to jeden z pierwszych.

Radzę jednak trochę poćwiczyć.

Zadanie nr 1. Zapisz pierwsze trzy wyrazy ciągu arytmetycznego $\left(((a)_(n)) \right)$ jeśli $((a)_(1))=8,d=-5$.

Rozwiązanie. Znamy więc pierwszy wyraz $((a)_(1))=8$ i różnicę progresji $d=-5$. Użyjmy podanego wzoru i zamieńmy $n=1$, $n=2$ i $n=3$:

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

Odpowiedź: (8; 3; −2)

To wszystko! Uwaga: nasz postęp maleje.

Oczywiście $n=1$ nie dało się zastąpić - pierwszy wyraz jest nam już znany. Jednak podstawiając jedność, byliśmy przekonani, że nawet dla pierwszego wyrazu nasza formuła działa. W innych przypadkach wszystko sprowadzało się do banalnej arytmetyki.

Zadanie nr 2. Zapisz pierwsze trzy wyrazy postępu arytmetycznego, jeśli jego siódmy wyraz jest równy –40, a siedemnasty wyraz jest równy –50.

Rozwiązanie. Zapiszmy warunek problemu w znany sposób:

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

\[\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) \Prawidłowy.\]

Umieszczam znak systemowy, ponieważ te wymagania muszą być spełnione jednocześnie. Zauważmy teraz, że jeśli odejmiemy pierwsze od drugiego równania (mamy do tego prawo, ponieważ mamy układ), otrzymamy to:

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

Tak łatwo jest znaleźć różnicę w progresji! Pozostaje tylko zastąpić znalezioną liczbę dowolnym równaniem układu. Na przykład w pierwszym:

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

Teraz, znając pierwszy termin i różnicę, pozostaje znaleźć drugi i trzeci wyraz:

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

Gotowy! Problem jest rozwiązany.

Odpowiedź: (-34; -35; -36)

Zwróć uwagę na interesującą właściwość progresji, którą odkryliśmy: jeśli weźmiemy wyrazy $n$th i $m$th i odejmiemy je od siebie, otrzymamy różnicę progresji pomnożoną przez liczbę $n-m$:

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

Proste, ale bardzo przydatna właściwość, o czym zdecydowanie musisz wiedzieć – z jego pomocą możesz znacznie przyspieszyć rozwiązanie wielu problemów progresyjnych. Oto wyraźny przykład:

Zadanie nr 3. Piąty wyraz ciągu arytmetycznego wynosi 8,4, a dziesiąty wyraz to 14,4. Znajdź piętnasty wyraz tego ciągu.

Rozwiązanie. Ponieważ $((a)_(5))=8,4$, $((a)_(10))=14,4$ i musimy znaleźć $((a)_(15))$, zauważamy co następuje:

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

Ale według warunku $((a)_(10))-((a)_(5))=14,4-8,4=6$, zatem $5d=6$, z czego mamy:

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

Odpowiedź: 20,4

To wszystko! Nie musieliśmy tworzyć żadnych układów równań i obliczać pierwszego wyrazu i różnicy - wszystko zostało rozwiązane w zaledwie kilku linijkach.

Przyjrzyjmy się teraz innemu rodzajowi problemu - poszukiwaniu negatywnych i pozytywnych terminów progresji. Nie jest tajemnicą, że jeśli progresja narasta, a jej pierwszy wyraz jest ujemny, to prędzej czy później pojawią się w niej człony dodatnie. I odwrotnie: warunki progresji malejącej prędzej czy później staną się negatywne.

Jednocześnie nie zawsze można znaleźć ten moment „od razu”, przechodząc kolejno przez elementy. Często zadania są pisane w taki sposób, że bez znajomości wzorów obliczenia zajęłyby kilka kartek papieru – po prostu zasypialibyśmy w trakcie szukania odpowiedzi. Dlatego spróbujmy rozwiązać te problemy szybciej.

Zadanie nr 4. Ile wyrazów ujemnych znajduje się w postępie arytmetycznym -38,5; −35,8; ...?

Rozwiązanie. Zatem $((a)_(1))=-38,5$, $((a)_(2))=-35,8$, skąd natychmiast znajdujemy różnicę:

Należy pamiętać, że różnica jest dodatnia, więc progresja wzrasta. Pierwszy wyraz jest ujemny, więc rzeczywiście w pewnym momencie natkniemy się na liczby dodatnie. Pytanie tylko, kiedy to nastąpi.

Spróbujmy dowiedzieć się jak długo (tzn. do jakiej liczby naturalnej $n$) pozostaje negatywność wyrazów:

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

Ostatnia linijka wymaga wyjaśnienia. Wiemy więc, że $n \lt 15\frac(7)(27)$. Z drugiej strony zadowalają nas tylko całkowite wartości liczby (co więcej: $n\in \mathbb(N)$), zatem największą dopuszczalną liczbą jest właśnie $n=15$, a w żadnym wypadku 16 .

Zadanie nr 5. W postępie arytmetycznym $(()_(5))=-150,(()_(6))=-147$. Znajdź numer pierwszego dodatniego wyrazu tego ciągu.

Byłby to dokładnie ten sam problem, co poprzedni, ale nie znamy $((a)_(1))$. Ale znane są wyrazy sąsiednie: $((a)_(5))$ i $((a)_(6))$, więc łatwo możemy znaleźć różnicę progresji:

Ponadto spróbujmy wyrazić wyraz piąty poprzez pierwszy i różnicę za pomocą standardowego wzoru:

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

Teraz postępujemy analogicznie do poprzedniego zadania. Przekonajmy się, w którym momencie naszego ciągu pojawią się liczby dodatnie:

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

Minimalnym rozwiązaniem całkowitym tej nierówności jest liczba 56.

Uwaga: w ostatnim zadaniu wszystko sprowadzało się do ścisłej nierówności, zatem opcja $n=55$ nam nie będzie odpowiadać.

Teraz, gdy nauczyliśmy się rozwiązywać proste problemy, przejdźmy do bardziej złożonych. Ale najpierw przeanalizujmy inną bardzo przydatną właściwość postępów arytmetycznych, która pozwoli nam zaoszczędzić dużo czasu i nierównych komórek w przyszłości :)

Średnia arytmetyczna i równe wcięcia

Rozważmy kilka kolejnych wyrazów rosnącego postępu arytmetycznego $\left(((a)_(n)) \right)$. Spróbujmy zaznaczyć je na osi liczbowej:

Warunki ciągu arytmetycznego na osi liczbowej

Specjalnie zaznaczyłem dowolne terminy $((a)_(n-3)),...,((a)_(n+3))$, a nie jakieś $((a)_(1)) ,\ ((a)_(2)),\ ((a)_(3))$ itd. Ponieważ zasada, o której teraz opowiem, działa tak samo dla dowolnych „segmentów”.

A zasada jest bardzo prosta. Zapamiętajmy wzór powtarzający się i zapiszmy go dla wszystkich zaznaczonych terminów:

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

Równości te można jednak przepisać inaczej:

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

No i co? Oraz fakt, że terminy $((a)_(n-1))$ i $((a)_(n+1))$ leżą w tej samej odległości od $((a)_(n)) $ . Odległość ta jest równa $d$. To samo można powiedzieć o terminach $((a)_(n-2))$ i $((a)_(n+2))$ - są one również usunięte z $((a)_(n) )$ w tej samej odległości równej 2d$. Można tak ciągnąć w nieskończoność, ale znaczenie dobrze ilustruje rysunek

Warunki progresji leżą w tej samej odległości od centrum

Co to oznacza dla nas? Oznacza to, że $((a)_(n))$ można znaleźć, jeśli znane są sąsiednie liczby:

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

Wyprowadziliśmy doskonałe stwierdzenie: każdy wyraz ciągu arytmetycznego jest równy średniej arytmetycznej wyrazów sąsiednich! Co więcej: możemy cofnąć się od naszego $((a)_(n))$ w lewo i w prawo nie o jeden krok, ale o $k$ kroków - a formuła nadal będzie poprawna:

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

Te. możemy łatwo znaleźć trochę $((a)_(150))$, jeśli znamy $((a)_(100))$ i $((a)_(200))$, ponieważ $(( a)_ (150))=\frac(((a)_(100))+((a)_(200)))(2)$. Na pierwszy rzut oka może się wydawać, że fakt ten nie daje nam niczego przydatnego. Jednak w praktyce wiele problemów jest specjalnie dostosowanych do stosowania średniej arytmetycznej. Spójrz:

Zadanie nr 6. Znajdź wszystkie wartości $x$, dla których liczby $-6((x)^(2))$, $x+1$ i $14+4((x)^(2))$ są kolejnymi wyrazami postęp arytmetyczny (w podanej kolejności).

Rozwiązanie. Ponieważ określone liczby są elementami ciągu, dla nich spełniony jest warunek średniej arytmetycznej: element centralny $x+1$ można wyrazić w postaci elementów sąsiednich:

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

Wyszło klasycznie równanie kwadratowe. Odpowiedzią są jego pierwiastki: $x=2$ i $x=-3$.

Odpowiedź: −3; 2.

Zadanie nr 7. Znajdź wartości $$, dla których liczby $-1;4-3;(()^(2))+1$ tworzą ciąg arytmetyczny (w tej kolejności).

Rozwiązanie. Wyraźmy jeszcze raz wyraz średni za pomocą średniej arytmetycznej sąsiadujących wyrazów:

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

Znów równanie kwadratowe. I znowu mamy dwa pierwiastki: $x=6$ i $x=1$.

Odpowiedź 1; 6.

Jeśli w trakcie rozwiązywania problemu natkniesz się na jakieś brutalne liczby lub nie jesteś do końca pewien poprawności znalezionych odpowiedzi, istnieje wspaniała technika, która pozwala sprawdzić: czy poprawnie rozwiązaliśmy problem?

Załóżmy, że w zadaniu nr 6 otrzymaliśmy odpowiedzi −3 i 2. Jak możemy sprawdzić, czy te odpowiedzi są poprawne? Po prostu podłączmy je do stanu pierwotnego i zobaczmy, co się stanie. Przypomnę, że mamy trzy liczby ($-6(()^(2))$, $+1$ i $14+4(()^(2))$), które muszą tworzyć postęp arytmetyczny. Podstawmy $x=-3$:

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

Mamy liczby -54; −2; Liczba 50 różniących się o 52 jest niewątpliwie ciągiem arytmetycznym. To samo dzieje się dla $x=2$:

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

Znowu progresja, ale z różnicą 27. Zatem problem został rozwiązany poprawnie. Chętni mogą sami sprawdzić drugi problem, ale od razu powiem: tam też wszystko jest w porządku.

Ogólnie rzecz biorąc, rozwiązując ostatnie problemy, natknęliśmy się na kolejne interesujący fakt, o czym również warto pamiętać:

Jeśli trzy liczby są takie, że druga jest środkiem najpierw arytmetyka i na koniec, liczby te tworzą ciąg arytmetyczny.

W przyszłości zrozumienie tego stwierdzenia pozwoli nam dosłownie „skonstruować” niezbędne postępy w oparciu o warunki problemu. Zanim jednak zajmiemy się taką „konstrukcją”, warto zwrócić uwagę na jeszcze jeden fakt, który bezpośrednio wynika z tego, co zostało już omówione.

Grupowanie i sumowanie elementów

Wróćmy jeszcze raz do osi liczb. Zauważmy tam kilku członków postępu, pomiędzy którymi być może. jest wart wielu innych członków:

Na osi liczbowej zaznaczono 6 elementów

Spróbujmy wyrazić „lewy ogon” poprzez $((a)_(n))$ i $d$, a „prawy ogon” poprzez $((a)_(k))$ i $d$. To jest bardzo proste:

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

Teraz zauważ, że następujące kwoty są równe:

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

Mówiąc najprościej, jeśli na początek weźmiemy pod uwagę dwa elementy progresji, które w sumie są równe pewnej liczbie $S$, a następnie zaczniemy od tych elementów schodzić w przeciwnych kierunkach (do siebie lub odwrotnie, aby się oddalić), Następnie sumy elementów, na które się natkniemy, również będą równe$S$. Najłatwiej można to przedstawić graficznie:

Równe wcięcia dają równe kwoty

Zrozumienie ten fakt pozwoli nam rozwiązać problemy w zasadniczo więcej wysoki poziom trudności niż te, które rozważaliśmy powyżej. Na przykład te:

Zadanie nr 8. Wyznacz różnicę ciągu arytmetycznego, w którym pierwszy wyraz wynosi 66, a iloczyn drugiego i dwunastego wyrazu jest najmniejszy z możliwych.

Rozwiązanie. Zapiszmy wszystko, co wiemy:

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

Nie znamy więc różnicy w progresji $d$. Właściwie całe rozwiązanie zostanie zbudowane wokół różnicy, ponieważ iloczyn $((a)_(2))\cdot ((a)_(12))$ można przepisać w następujący sposób:

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

Dla tych w zbiorniku: wziąłem ogólny mnożnik 11 z drugiego nawiasu. Zatem pożądany iloczyn jest funkcją kwadratową w odniesieniu do zmiennej $d$. Rozważmy zatem funkcję $f\left(d \right)=11\left(d+66 \right)\left(d+6 \right)$ - jej wykres będzie parabolą z gałęziami skierowanymi do góry, ponieważ jeśli rozszerzymy nawiasy, otrzymamy:

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

Jak widać współczynnik najwyższego wyrazu wynosi 11 - jest to liczba dodatnia, więc tak naprawdę mamy do czynienia z parabolą z gałęziami skierowanymi w górę:

harmonogram funkcja kwadratowa- parabola

Uwaga: ta parabola przyjmuje swoją minimalną wartość w wierzchołku z odciętą $((d)_(0))$. Oczywiście możemy obliczyć tę odciętą według standardowy schemat(istnieje wzór $((d)_(0))=(-b)/(2a)\;$), ale znacznie rozsądniej byłoby zauważyć, że pożądany wierzchołek leży na osi symetrii parabola, więc punkt $((d) _(0))$ jest w równej odległości od pierwiastków równania $f\left(d \right)=0$:

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

Dlatego nie spieszyło mi się specjalnie z otwieraniem zamków: w ich oryginalnej formie korzenie były bardzo, bardzo łatwe do znalezienia. Dlatego odcięta jest równa średniej liczby arytmetyczne−66 i −6:

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

Co daje nam odkryta liczba? Dzięki niemu wymagany iloczyn przyjmuje najmniejszą wartość (swoją drogą nigdy nie obliczaliśmy $((y)_(\min ))$ - nie jest to od nas wymagane). Jednocześnie liczba ta jest różnicą pierwotnego postępu, tj. znaleźliśmy odpowiedź. :)

Odpowiedź: −36

Zadanie nr 9. Pomiędzy liczby $-\frac(1)(2)$ i $-\frac(1)(6)$ wstaw trzy liczby tak, aby razem z nimi tworzyły ciąg arytmetyczny.

Rozwiązanie. Zasadniczo musimy utworzyć sekwencję pięciu liczb, przy czym pierwsza i ostatnia liczba są już znane. Oznaczmy brakujące liczby za pomocą zmiennych $x$, $y$ i $z$:

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

Zauważ, że liczba $y$ jest „środkiem” naszego ciągu - jest w równej odległości od liczb $x$ i $z$ oraz od liczb $-\frac(1)(2)$ i $-\frac (1)(6)$. A jeśli z liczb $x$ i $z$ w którym się znajdujemy ten moment nie uda nam się zdobyć $y$, wtedy sytuacja wygląda inaczej przy końcówkach progresji. Przypomnijmy średnią arytmetyczną:

Teraz, znając $y$, znajdziemy pozostałe liczby. Zauważ, że $x$ leży pomiędzy liczbami $-\frac(1)(2)$ i $y=-\frac(1)(3)$, które właśnie znaleźliśmy. Dlatego

Stosując podobne rozumowanie, znajdujemy pozostałą liczbę:

Gotowy! Znaleźliśmy wszystkie trzy liczby. Zapiszmy je w odpowiedzi w kolejności, w jakiej należy je wstawić pomiędzy oryginalne liczby.

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

Zadanie nr 10. Pomiędzy liczby 2 i 42 wstaw kilka liczb, które razem z tymi liczbami tworzą ciąg arytmetyczny, jeśli wiesz, że suma pierwszej, drugiej i ostatniej z wstawionych liczb wynosi 56.

Rozwiązanie. Jeszcze bardziej złożony problem, który jednak rozwiązuje się według tego samego schematu, co poprzednie - poprzez średnią arytmetyczną. Problem w tym, że nie wiemy dokładnie, ile liczb należy wstawić. Załóżmy zatem dla pewności, że po wstawieniu wszystkiego będzie dokładnie $n$ liczb, a pierwsza z nich to 2, a ostatnia to 42. W tym przypadku wymagany postęp arytmetyczny można przedstawić w postaci:

\[\lewo(((a)_(n)) \prawo)=\lewo\( 2;((a)_(2));((a)_(3));...;(( a)_(n-1));42 \prawo\)\]

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

Należy jednak pamiętać, że liczby $((a)_(2))$ i $((a)_(n-1))$ otrzymuje się z liczb 2 i 42 na krawędziach o jeden krok ku sobie, tj. . do środka sekwencji. A to oznacza, że

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

Ale wtedy wyrażenie zapisane powyżej można przepisać w następujący sposób:

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

Znając $((a)_(3))$ i $((a)_(1))$, możemy łatwo znaleźć różnicę progresji:

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

Pozostaje tylko znaleźć pozostałe wyrazy:

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

Tym samym już w 9. kroku dotrzemy do lewego końca ciągu – liczby 42. W sumie należało wstawić tylko 7 liczb: 7; 12; 17; 22; 27; 32; 37.

Odpowiedź: 7; 12; 17; 22; 27; 32; 37

Zadania tekstowe z progresją

Podsumowując, chciałbym rozważyć kilka stosunkowo proste zadania. No cóż, proste: dla większości uczniów, którzy uczą się matematyki w szkole i nie przeczytali tego, co napisano powyżej, te problemy mogą wydawać się trudne. Niemniej jednak tego typu problemy pojawiają się na egzaminie OGE i Unified State Exam z matematyki, dlatego polecam się z nimi zapoznać.

Zadanie nr 11. W styczniu zespół wyprodukował 62 części, a w każdym kolejnym miesiącu wyprodukował o 14 części więcej niż w miesiącu poprzednim. Ile części wyprodukował zespół w listopadzie?

Rozwiązanie. Oczywiście liczba części wymienionych według miesiąca będzie reprezentować rosnący postęp arytmetyczny. Ponadto:

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

Listopad to 11 miesiąc roku, więc musimy znaleźć $((a)_(11))$:

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

Tym samym w listopadzie wyprodukowane zostaną 202 części.

Zadanie nr 12. Pracownia introligatorska opatrzyła w styczniu 216 woluminów, a w każdym kolejnym miesiącu oprawiała o 4 woluminy więcej niż w miesiącu poprzednim. Ile książek oprawiono w grudniu na warsztatach?

Rozwiązanie. Wszystkie takie same:

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

Grudzień jest ostatnim, 12-tym miesiącem roku, więc szukamy $((a)_(12))$:

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

Oto odpowiedź – w grudniu zostanie oprawionych 260 książek.

Cóż, jeśli doczytałeś tak daleko, spieszę ci pogratulować: pomyślnie ukończyłeś „kurs młodego wojownika” w postępach arytmetycznych. Możesz bezpiecznie przejść do następnej lekcji, gdzie przestudiujemy wzór na sumę progresji, a także ważne i bardzo przydatne konsekwencje z niego wynikające.

Typ lekcji: nauka nowego materiału.

Cele Lekcji:

• poszerzenie i pogłębienie wiedzy uczniów na temat problemów rozwiązywanych za pomocą postępu arytmetycznego; organizowanie poszukiwań uczniów przy wyprowadzaniu wzoru na sumę n pierwszych wyrazów ciągu arytmetycznego;
• rozwijanie umiejętności samodzielnego zdobywania nowej wiedzy i wykorzystywania już zdobytej wiedzy do realizacji postawionego zadania;
• rozwijanie chęci i potrzeby uogólniania uzyskanych faktów, rozwijanie niezależności.

Zadania:

• podsumować i usystematyzować istniejącą wiedzę na temat „Postępu arytmetycznego”;
• wyprowadzać wzory na obliczenie sumy pierwszych n wyrazów ciągu arytmetycznego;
• uczyć, jak zastosować otrzymane wzory przy rozwiązywaniu różne zadania;
• zwróć uwagę uczniów na procedurę znajdowania wartości wyrażenia liczbowego.

Sprzęt:

• karty z zadaniami do pracy w grupach i parach;
• dokument ewaluacyjny;
• prezentacja„Postęp arytmetyczny”.

I. Aktualizacja wiedzy podstawowej.

1. Niezależna praca W parach.

Pierwsza opcja:

Zdefiniuj postęp arytmetyczny. Zapisz wzór na powtarzanie definiujący postęp arytmetyczny. Proszę podać przykład postępu arytmetycznego i wskazać jego różnicę.

druga opcja:

Zapisz wzór na n-ty wyraz ciągu arytmetycznego. Znajdź setny wyraz ciągu arytmetycznego ( jakiś}: 2, 5, 8 …
W tym czasie dwóch uczniów tylna strona zarządy przygotowują odpowiedzi na te same pytania.
Uczniowie oceniają pracę swojego partnera, sprawdzając go na tablicy. (Arkusze z odpowiedziami są wręczane.)

2. Moment gry.

Ćwiczenie 1.

Nauczyciel. Myślałem o jakimś postępie arytmetycznym. Zadaj mi tylko dwa pytania, aby po odpowiedziach móc szybko wymienić 7. człon tej progresji. (1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15…)

Pytania od uczniów.

1. Jaki jest szósty termin progresji i jaka jest różnica?
2. Jaki jest ósmy termin progresji i jaka jest różnica?

Jeśli nie ma już pytań, nauczyciel może je pobudzić - „zakaz” d (różnicy), to znaczy nie wolno pytać, ile wynosi różnica. Można zadawać pytania: jaki jest szósty wyraz progresji i jaki jest ósmy wyraz progresji?

Zadanie 2.

Na tablicy zapisanych jest 20 liczb: 1, 4, 7 10, 13, 16, 19, 22, 25, 28, 31, 34, 37, 40, 43, 46, 49, 52, 55, 58.

Nauczyciel stoi tyłem do tablicy. Uczniowie wywołują numer, a nauczyciel natychmiast wywołuje ten numer. Wyjaśnij, jak mogę to zrobić?

Nauczyciel zapamiętuje wzór na n-ty wyraz zan = 3n – 2 i zastępując określone wartości n, znajduje odpowiednie wartości jakiś.

II. Ustalenie zadania edukacyjnego.

Proponuję rozwiązać starożytny problem, którego początki sięgają II tysiąclecia p.n.e., znaleziony w egipskich papirusach.

Zadanie:„Niech wam powiedzą: podzielcie 10 miar jęczmienia pomiędzy 10 osób, a różnica między każdą osobą a jej sąsiadem wynosi 1/8 miary”.

• Jak ten problem ma się do tematu postępu arytmetycznego? (Każda kolejna osoba otrzymuje o 1/8 miarki więcej, czyli różnica wynosi d=1/8, 10 osób, czyli n=10.)
• Jak myślisz, co oznacza miara numer 10? (Suma wszystkich warunków progresji.)
• Co jeszcze musisz wiedzieć, aby łatwo i łatwo było podzielić jęczmień w zależności od uwarunkowań problemu? (Pierwszy okres progresji.)

Cel lekcji– uzyskanie zależności sumy wyrazów ciągu od ich liczby, pierwszego wyrazu i różnicy oraz sprawdzenie, czy zadanie zostało poprawnie rozwiązane w starożytności.

Zanim wydedukujemy wzór, przyjrzyjmy się, jak starożytni Egipcjanie rozwiązali ten problem.

I rozwiązali to w następujący sposób:

1) 10 miar: 10 = 1 miara – udział średni;
2) 1 miara ∙ = 2 takty – podwojone przeciętny udział.
Podwojone przeciętny udział jest sumą udziałów piątej i szóstej osoby.
3) 2 miarki – 1/8 miarki = 1 7/8 miarki – podwójna część piątej osoby.
4) 1 7/8: 2 = 5/16 – ułamek piąty; i tak dalej, możesz znaleźć udział każdej poprzedniej i kolejnej osoby.

Otrzymujemy sekwencję:

III. Rozwiązanie problemu.

1. Pracuj w grupach

Grupa I: Znajdź sumę 20 kolejnych liczby naturalne: S 20 =(20+1)∙10 =210.

W ogólna perspektywa

II grupa: Znajdź sumę liczb naturalnych od 1 do 100 (Legenda Małego Gaussa).

S 100 = (1+100)∙50 = 5050

Wniosek:

III grupa: Znajdź sumę liczb naturalnych od 1 do 21.

Rozwiązanie: 1+21=2+20=3+19=4+18…

Wniosek:

IV grupa: Znajdź sumę liczb naturalnych od 1 do 101.

Wniosek:

Ta metoda rozwiązywania rozważanych problemów nazywana jest „metodą Gaussa”.

2. Każda grupa przedstawia na tablicy rozwiązanie problemu.

3. Uogólnienie proponowanych rozwiązań dla dowolnego ciągu arytmetycznego:

za 1, za 2, za 3,…, za n-2, za n-1, za n.
S n = za 1 + za 2 + za 3 + za 4 +…+ za n-3 + za n-2 + za n-1 + za n.

Znajdźmy tę sumę, korzystając z podobnego rozumowania:

4. Czy rozwiązaliśmy problem?(Tak.)

IV. Podstawowe zrozumienie i zastosowanie uzyskanych wzorów przy rozwiązywaniu problemów.

1. Sprawdzenie rozwiązania starożytnego problemu za pomocą wzoru.

2. Zastosowanie wzoru do rozwiązywania różnych problemów.

3. Ćwiczenia rozwijające umiejętność stosowania formuł przy rozwiązywaniu problemów.

A) Nr 613

Dany: ( jakiś) - postęp arytmetyczny;

(a n): 1, 2, 3, …, 1500

Znajdować: S1500

Rozwiązanie: , za 1 = 1 i 1500 = 1500,

B) Biorąc pod uwagę: ( jakiś) - postęp arytmetyczny;
(a n): 1, 2, 3, …
S n = 210

Znajdować: N
Rozwiązanie:

V. Samodzielna praca z wzajemną weryfikacją.

Denis rozpoczął pracę jako kurier. W pierwszym miesiącu jego pensja wynosiła 200 rubli, w każdym kolejnym zwiększała się o 30 rubli. Ile łącznie zarobił w ciągu roku?

Dany: ( jakiś) - postęp arytmetyczny;
a 1 = 200, d = 30, n = 12
Znajdować: S 12
Rozwiązanie:

Odpowiedź: Denis otrzymał za rok 4380 rubli.

VI. Instrukcja pracy domowej.

1. Sekcja 4.3 – poznaj wyprowadzenie wzoru.
2. №№ 585, 623 .
3. Utwórz problem, który można rozwiązać, korzystając ze wzoru na sumę n pierwszych wyrazów ciągu arytmetycznego.

VII. Podsumowanie lekcji.

1. Arkusz wyników

2. Kontynuuj zdania

• Dziś na zajęciach dowiedziałam się...
• Wyuczone formuły...
• Wierzę w to …

3. Czy potrafisz znaleźć sumę liczb od 1 do 500? Jakiej metody użyjesz, aby rozwiązać ten problem?

Bibliografia.

1. Algebra, klasa 9. Poradnik dla instytucje edukacyjne. wyd. G.V. Dorofejewa. M.: „Oświecenie”, 2009.

Pierwszy poziom

Postęp arytmetyczny. Szczegółowa teoria z przykładami (2019)

Sekwencja numerów

Usiądźmy więc i zacznijmy pisać liczby. Na przykład:
Możesz wpisać dowolne liczby, a może być ich tyle, ile chcesz (w naszym przypadku są). Nieważne, ile liczb zapiszemy, zawsze możemy stwierdzić, która z nich jest pierwsza, która druga i tak dalej, aż do ostatniej, czyli możemy je policzyć. Oto przykład ciągu liczbowego:

Sekwencja numerów
Na przykład dla naszej sekwencji:

Przypisany numer jest specyficzny tylko dla jednego numeru w sekwencji. Innymi słowy, w sekwencji nie ma trzech sekund. Druga liczba (podobnie jak ta) jest zawsze taka sama.
Liczbę zawierającą liczbę nazywamy th wyrazem ciągu.

Zwykle całą sekwencję nazywamy jakąś literą (na przykład), a każdy element tej sekwencji to ta sama litera z indeksem równym numerowi tego elementu: .

W naszym przypadku:

Załóżmy, że mamy ciąg liczb, w którym różnica między sąsiednimi liczbami jest taka sama i równa.
Na przykład:

itp.
Ten ciąg liczb nazywany jest postępem arytmetycznym.
Termin „postęp” został wprowadzony przez rzymskiego autora Boecjusza już w VI wieku i był rozumiany szerzej jako nieskończony ciąg liczbowy. Nazwa „arytmetyka” została przeniesiona z teorii proporcji ciągłych, którą studiowali starożytni Grecy.

Jest to ciąg liczb, którego każdy element jest równy poprzedniemu dodanemu do tej samej liczby. Liczba ta nazywana jest różnicą postępu arytmetycznego i jest oznaczona.

Spróbuj określić, które ciągi liczbowe są ciągiem arytmetycznym, a które nie:

A)
B)
C)
D)

Rozumiem? Porównajmy nasze odpowiedzi:
Jest postęp arytmetyczny - b, c.
Nie jest postęp arytmetyczny - a, d.

Wróćmy do zadanego ciągu () i spróbujmy znaleźć wartość jego th wyrazu. Istnieje dwa sposób, aby to znaleźć.

1. Metoda

Numer progresji możemy dodawać do poprzedniej wartości, aż dotrzemy do V wyrazu progresji. Dobrze, że nie mamy zbyt wiele do podsumowania – tylko trzy wartości:

Zatem termin opisywanego postępu arytmetycznego jest równy.

2. Metoda

Co by było, gdybyśmy musieli znaleźć wartość th wyrazu progresji? Sumowanie zajęłoby nam ponad godzinę i nie jest faktem, że przy dodawaniu liczb nie popełnialibyśmy błędów.
Oczywiście matematycy wymyślili sposób, dzięki któremu nie jest konieczne dodawanie różnicy postępu arytmetycznego do poprzedniej wartości. Przyjrzyj się bliżej narysowanemu obrazkowi... Z pewnością zauważyłeś już pewien wzór, a mianowicie:

Zobaczmy na przykład, z czego składa się wartość V wyrazu tego ciągu arytmetycznego:


Innymi słowy:

Spróbuj w ten sposób samodzielnie znaleźć wartość członka danego ciągu arytmetycznego.

Czy obliczyłeś? Porównaj swoje notatki z odpowiedzią:

Zwróć uwagę, że otrzymałeś dokładnie tę samą liczbę, co w poprzedniej metodzie, gdy do poprzedniej wartości dodaliśmy kolejno wyrazy postępu arytmetycznego.
Spróbujmy „odpersonalizować” tę formułę – sformułujmy ją ogólnie i otrzymamy:

Równanie postępu arytmetycznego.

Postęp arytmetyczny może być rosnący lub malejący.

Wzrastający- progresje, w których każda kolejna wartość wyrazów jest większa od poprzedniej.
Na przykład:

Malejąco- progresje, w których każda kolejna wartość wyrazów jest mniejsza od poprzedniej.
Na przykład:

Wyprowadzony wzór jest używany do obliczania wyrazów zarówno rosnących, jak i malejących ciągu arytmetycznego.
Sprawdźmy to w praktyce.
Dany jest postęp arytmetyczny składający się z następujących liczb: Sprawdźmy, jaka będzie liczba th tego ciągu arytmetycznego, jeśli do jej obliczenia skorzystamy z naszego wzoru:

Od tego czasu:

Jesteśmy zatem przekonani, że wzór działa zarówno w malejącym, jak i rosnącym postępie arytmetycznym.
Spróbuj samodzielnie znaleźć th i th wyraz tego ciągu arytmetycznego.

Porównajmy wyniki:

Właściwość postępu arytmetycznego

Skomplikujmy problem - wyprowadzimy własność postępu arytmetycznego.
Powiedzmy, że mamy następujący warunek:
- postęp arytmetyczny, znajdź wartość.
Spokojnie, mówisz i zaczynasz liczyć według znanego już wzoru:

Niech więc:

Całkowita racja. Okazuje się, że najpierw znajdujemy, potem dodajemy do pierwszej liczby i otrzymujemy to, czego szukamy. Jeśli postęp jest reprezentowany przez małe wartości, to nie ma w tym nic skomplikowanego, ale co, jeśli w warunku podane zostaną liczby? Zgadzam się, istnieje możliwość popełnienia błędu w obliczeniach.
Zastanów się teraz, czy można rozwiązać to zadanie w jednym kroku, stosując dowolną formułę? Oczywiście, że tak i właśnie to postaramy się teraz przedstawić.

Oznaczmy wymagany wyraz ciągu arytmetycznego, gdyż wzór na jego znalezienie jest nam znany - jest to ten sam wzór, który wyprowadziliśmy na początku:
, Następnie:

• poprzedni termin progresji to:
• kolejny wyraz progresji to:

Podsumujmy poprzednie i kolejne terminy progresji:

Okazuje się, że sumą poprzednich i kolejnych wyrazów progresji jest podwójna wartość członu progresji znajdującego się pomiędzy nimi. Innymi słowy, aby znaleźć wartość składnika progresji ze znanymi wartościami poprzednimi i kolejnymi, należy je dodać i podzielić przez.

Zgadza się, mamy ten sam numer. Zabezpieczmy materiał. Oblicz wartość progresji samodzielnie, nie jest to wcale trudne.

Dobrze zrobiony! O progresji wiesz prawie wszystko! Pozostaje znaleźć tylko jedną formułę, którą według legendy z łatwością wydedukował jeden z największych matematyków wszechczasów, „król matematyków” - Karl Gauss...

Kiedy Carl Gauss miał 9 lat, nauczyciel, zajęty sprawdzaniem prac uczniów w innych klasach, postawił na zajęciach następujące zadanie: „Obliczyć sumę wszystkich liczb naturalnych od do (według innych źródeł do) włącznie”. Wyobraźcie sobie zdziwienie nauczyciela, gdy jeden z jego uczniów (był to Karl Gauss) minutę później podał poprawną odpowiedź na zadanie, podczas gdy większość kolegów śmiałka po długich obliczeniach otrzymała błędny wynik…

Młody Carl Gauss zauważył pewien wzór, który i Ty możesz łatwo zauważyć.
Załóżmy, że mamy postęp arytmetyczny składający się z -tych wyrazów: Musimy znaleźć sumę tych wyrazów postępu arytmetycznego. Oczywiście możemy ręcznie zsumować wszystkie wartości, ale co jeśli zadanie wymaga znalezienia sumy jej wyrazów, tak jak szukał Gauss?

Przedstawmy dany nam postęp. Przyjrzyj się bliżej wyróżnionym liczbom i spróbuj wykonać na nich różne operacje matematyczne.


Próbowałeś tego? Co zauważyłeś? Prawidłowy! Ich sumy są równe

A teraz powiedz mi, ile takich par jest w sumie w podanej nam progresji? Oczywiście dokładnie połowa wszystkich liczb.
Z faktu, że suma dwóch wyrazów ciągu arytmetycznego jest równa i pary podobne są równe, otrzymujemy, że suma całkowita jest równa:
.
Zatem wzór na sumę pierwszych wyrazów dowolnego postępu arytmetycznego będzie następujący:

W niektórych problemach nie znamy terminu „th”, ale znamy różnicę w postępie. Spróbuj zastąpić wzór tego wyrazu wzorem na sumę.
Co dostałeś?

Dobrze zrobiony! Wróćmy teraz do problemu, który został zadany Carlowi Gaussowi: obliczcie sami, jaka jest suma liczb zaczynających się od th, a suma liczb zaczynających się od th.

Ile dostałeś?
Gauss stwierdził, że suma wyrazów jest równa i suma wyrazów. Czy tak zdecydowałeś?

W rzeczywistości wzór na sumę wyrazów postępu arytmetycznego został udowodniony przez starożytnego greckiego naukowca Diofantusa już w III wieku i przez cały ten czas dowcipni ludzie w pełni korzystali z właściwości postępu arytmetycznego.
Wyobraźmy sobie na przykład starożytny Egipt i największy projekt budowlany tamtych czasów - budowę piramidy... Zdjęcie przedstawia jedną jej stronę.

Gdzie tu jest postęp, mówisz? Przyjrzyj się uważnie i znajdź wzór w liczbie bloków piasku w każdym rzędzie ściany piramidy.


Dlaczego nie postęp arytmetyczny? Oblicz, ile bloków potrzeba do zbudowania jednej ściany, jeśli u podstawy ułożone zostaną cegły blokowe. Mam nadzieję, że nie będziesz liczyć, przesuwając palcem po monitorze, pamiętasz ostatnią formułę i wszystko, co mówiliśmy o postępie arytmetycznym?

W tym przypadku progresja wygląda następująco: .
Różnica postępu arytmetycznego.
Liczba wyrazów postępu arytmetycznego.
Podstawmy nasze dane do ostatnich wzorów (obliczmy liczbę bloków na 2 sposoby).

Metoda 1.

Metoda 2.

A teraz możesz obliczyć na monitorze: porównaj uzyskane wartości z liczbą bloków znajdujących się w naszej piramidzie. Rozumiem? Dobra robota, opanowałeś sumę n-tych wyrazów ciągu arytmetycznego.
Oczywiście nie można zbudować piramidy z klocków u podstawy, ale z? Spróbuj obliczyć, ile cegieł piaskowych potrzeba do zbudowania ściany w tym stanie.
Czy udało Ci się?
Prawidłowa odpowiedź to bloki:

Szkolenie

Zadania:

1. Masza robi formę na lato. Z każdym dniem zwiększa liczbę przysiadów o. Ile razy Masza będzie robić przysiady w ciągu tygodnia, jeśli robiła przysiady na pierwszej sesji treningowej?
2. Jaka jest suma wszystkich liczb nieparzystych zawartych w.
3. Podczas przechowywania kłód logerzy układają je w stosy w taki sposób, aby każda Górna warstwa zawiera o jeden dziennik mniej niż poprzedni. Ile kłód znajduje się w jednym murze, jeśli fundamentem muru są kłody?

Odpowiedzi:

1. Zdefiniujmy parametry postępu arytmetycznego. W tym przypadku
   (tygodnie = dni).

   Odpowiedź: Za dwa tygodnie Masza powinna robić przysiady raz dziennie.

2. Pierwsza liczba nieparzysta, ostatnia liczba.
   Różnica postępu arytmetycznego.
   Liczba liczb nieparzystych jest równa połowie, sprawdźmy jednak ten fakt korzystając ze wzoru na znalezienie VII wyrazu ciągu arytmetycznego:

   Liczby zawierają liczby nieparzyste.
   Podstawmy dostępne dane do wzoru:

   Odpowiedź: Suma wszystkich liczb nieparzystych zawartych w jest równa.

3. Przypomnijmy sobie problem z piramidami. W naszym przypadku a , ponieważ każda górna warstwa jest zmniejszona o jeden log, to w sumie mamy kilka warstw.
   Podstawiamy dane do wzoru:

   Odpowiedź: W murze znajdują się kłody.

Podsumujmy to

1. - ciąg liczb, w którym różnica między sąsiednimi liczbami jest taka sama i równa. Może rosnąć lub maleć.
2. Znalezienie formuły Piąty wyraz ciągu arytmetycznego zapisuje się wzorem - , gdzie jest liczba liczb w ciągu.
3. Własność członków ciągu arytmetycznego- - gdzie jest liczbą numerów w toku.
4. Suma wyrazów postępu arytmetycznego można znaleźć na dwa sposoby:
   
   , gdzie jest liczbą wartości.

PROGRESJA ARYTMETYCZNA. ŚREDNI POZIOM

Sekwencja numerów

Usiądźmy i zacznijmy pisać liczby. Na przykład:

Możesz wpisać dowolne liczby, a może być ich tyle, ile chcesz. Ale zawsze możemy powiedzieć, który jest pierwszy, który drugi i tak dalej, to znaczy możemy je policzyć. To jest przykład ciągu liczbowego.

Sekwencja numerów to zbiór liczb, z których każdej można przypisać unikalny numer.

Innymi słowy, każdą liczbę można powiązać z pewną liczbą naturalną i to niepowtarzalną. I nie przypiszemy tego numeru żadnemu innemu numerowi z tego zestawu.

Liczbę z liczbą nazywamy th członkiem ciągu.

Zwykle całą sekwencję nazywamy jakąś literą (na przykład), a każdy element tej sekwencji to ta sama litera z indeksem równym numerowi tego elementu: .

Jest to bardzo wygodne, jeśli th-ty wyraz ciągu można określić za pomocą jakiegoś wzoru. Na przykład formuła

ustawia kolejność:

A formuła jest następującą sekwencją:

Na przykład postęp arytmetyczny jest ciągiem (pierwszy wyraz jest tutaj równy, a różnica jest). Lub (, różnica).

Wzór n-ty wyraz

Nazywamy formułą rekurencyjną, w której aby znaleźć th wyraz, trzeba znać poprzednie lub kilka poprzednich:

Aby znaleźć na przykład dziewiąty wyraz progresji za pomocą tego wzoru, będziemy musieli obliczyć poprzednie dziewięć. Na przykład pozwól. Następnie:

Czy teraz jest jasne, jaka jest formuła?

W każdym wierszu dodajemy, pomnożyliśmy przez jakąś liczbę. Który? Bardzo proste: jest to numer bieżącego członka minus:

Teraz znacznie wygodniej, prawda? Sprawdzamy:

Zdecyduj sam:

W postępie arytmetycznym znajdź wzór na n-ty wyraz i znajdź setny wyraz.

Rozwiązanie:

Pierwszy wyraz jest równy. Jaka jest różnica? Oto co:

(Dlatego nazywa się to różnicą, bo jest równe różnicy kolejnych wyrazów postępu).

Zatem formuła:

Wtedy setny wyraz jest równy:

Jaka jest suma wszystkich liczb naturalnych od do?

Według legendy wielki matematyk Carl Gauss już jako 9-letni chłopiec obliczył tę kwotę w kilka minut. Zauważył, że suma pierwszej i ostatniej liczby jest równa, suma drugiej i przedostatniej jest taka sama, suma trzeciej i trzeciej od końca jest taka sama i tak dalej. Ile jest w sumie takich par? Zgadza się, to znaczy dokładnie połowa liczby wszystkich liczb. Więc,

Ogólny wzór na sumę pierwszych wyrazów dowolnego postępu arytmetycznego będzie następujący:

Przykład:
Znajdź sumę wszystkich liczby dwucyfrowe, wielokrotności.

Rozwiązanie:

Pierwsza taka liczba to ta. Każdą kolejną liczbę uzyskujemy poprzez dodanie do poprzedniej liczby. Zatem interesujące nas liczby tworzą ciąg arytmetyczny z pierwszym wyrazem i różnicą.

Formuła wyrazu VII dla tej progresji:

Ile wyrazów jest w progresji, jeśli wszystkie muszą być dwucyfrowe?

Bardzo łatwe: .

Ostatni termin progresji będzie równy. Następnie suma:

Odpowiedź: .

Teraz zdecyduj sam:

1. Każdego dnia zawodnik przebiega więcej metrów niż poprzedniego dnia. Ile kilometrów przebiegnie w ciągu tygodnia, jeśli pierwszego dnia przebiegł km?
2. Rowerzysta pokonuje każdego dnia więcej kilometrów niż poprzedniego dnia. Pierwszego dnia przejechał km. Ile dni musi podróżować, aby pokonać kilometr? Ile kilometrów przejedzie ostatniego dnia swojej podróży?
3. Cena lodówki w sklepie spada co roku o tę samą kwotę. Oblicz, o ile cena lodówki spadała każdego roku, jeśli wystawiona na sprzedaż za ruble, sześć lat później została sprzedana za ruble.

Odpowiedzi:

1. Najważniejsze jest tutaj rozpoznanie postępu arytmetycznego i określenie jego parametrów. W tym przypadku (tygodnie = dni). Musisz określić sumę pierwszych wyrazów tej progresji:
   .
   Odpowiedź:
2. Tutaj jest podane: , należy znaleźć.
   Oczywiście musisz użyć tego samego wzoru na sumę, co w poprzednim zadaniu:
   .
   Zastąp wartości:

   Katalog główny najwyraźniej nie pasuje, więc odpowiedź brzmi.
   Obliczmy drogę przebytą w ciągu ostatniego dnia, korzystając ze wzoru na wyraz:
   (km).
   Odpowiedź:

3. Dany: . Znajdować: .
   To nie może być prostsze:
   (pocierać).
   Odpowiedź:

PROGRESJA ARYTMETYCZNA. KRÓTKO O NAJWAŻNIEJSZYCH RZECZACH

Jest to ciąg liczb, w którym różnica między sąsiednimi liczbami jest taka sama i równa.

Postęp arytmetyczny może być rosnący () i malejący ().

Na przykład:

Wzór na znalezienie n-tego wyrazu ciągu arytmetycznego

jest zapisywany wzorem, gdzie jest liczbą numerów w postępie.

Własność członków ciągu arytmetycznego

Pozwala łatwo znaleźć członka progresji, jeśli znane są jego sąsiadujące elementy - gdzie jest liczba numerów w progresji.

Suma wyrazów postępu arytmetycznego

Istnieją dwa sposoby znalezienia kwoty:

Gdzie jest liczba wartości.

Gdzie jest liczba wartości.

Instrukcje

Postęp arytmetyczny jest ciągiem postaci a1, a1+d, a1+2d..., a1+(n-1)d. Krok numer d postęp.Jest oczywiste, że generał dowolnego n-tego wyrazu arytmetyki postęp ma postać: An = A1+(n-1)d. Następnie poznanie jednego z członków postęp, członek postęp i krok postęp, możesz, czyli numer członka postępu. Oczywiście będzie to określone wzorem n = (An-A1+d)/d.

Niech teraz będzie znany m-ty termin postęp i inny członek postęp- n-te, ale n, jak w poprzednim przypadku, ale wiadomo, że n i m nie pokrywają się. Krok postęp można obliczyć ze wzoru: d = (An-Am)/(n-m). Wtedy n = (An-Am+md)/d.

Jeśli znana jest suma kilku elementów równania arytmetycznego postęp, a także jego pierwszy i ostatni, wówczas można również określić liczbę tych elementów jako sumę arytmetyczną postęp będzie równa: S = ((A1+An)/2)n. Wtedy n = 2S/(A1+An) - chdenov postęp. Wykorzystując fakt, że An = A1+(n-1)d, wzór ten można przepisać jako: n = 2S/(2A1+(n-1)d). Na tej podstawie możemy wyrazić n, rozwiązując równanie kwadratowe.

Ciąg arytmetyczny to uporządkowany zbiór liczb, którego każdy element, z wyjątkiem pierwszego, różni się od poprzedniego o tę samą kwotę. Ta stała wartość nazywana jest różnicą postępu lub jego kroku i można ją obliczyć ze znanych wyrazów postępu arytmetycznego.

Instrukcje

Jeśli z warunków zadania znane są wartości pierwszego i drugiego lub dowolnej innej pary sąsiednich wyrazów, aby obliczyć różnicę (d), wystarczy odjąć poprzednią od kolejnego wyrazu. Wynikowa wartość może być dodatnia lub Liczba ujemna- to zależy od tego, czy progresja jest rosnąca. W forma ogólna napisz rozwiązanie dla dowolnie wybranej pary (aᵢ i aᵢ₊₁) sąsiadujących wyrazów ciągu w następujący sposób: d = aᵢ₊₁ - aᵢ.

Dla pary wyrazów takiego ciągu, z których jeden jest pierwszym (a₁), a drugi dowolnym, dowolnie wybranym, można także utworzyć wzór na znalezienie różnicy (d). Jednak w tym przypadku trzeba to wiedzieć numer seryjny(i) dowolnie wybrany element sekwencji. Aby obliczyć różnicę, dodaj obie liczby i uzyskany wynik podziel przez liczbę porządkową dowolnego wyrazu pomniejszoną o jeden. Ogólnie rzecz biorąc, zapisz ten wzór w następujący sposób: d = (a₁+ aᵢ)/(i-1).

Jeżeli oprócz dowolnego członka ciągu arytmetycznego o liczbie porządkowej i znany jest jeszcze inny członek o liczbie porządkowej u, należy odpowiednio zmienić wzór z poprzedniego kroku. W tym przypadku różnicą (d) postępu będzie suma tych dwóch wyrazów podzielona przez różnicę ich liczb porządkowych: d = (aᵢ+aᵥ)/(i-v).

Wzór na obliczenie różnicy (d) stanie się nieco bardziej skomplikowany, jeśli warunki problemu podają wartość jej pierwszego wyrazu (a₁) i sumę (Sᵢ) danej liczby (i) pierwszych wyrazów ciąg arytmetyczny. Aby otrzymać żądaną wartość, należy podzielić sumę przez liczbę tworzących ją wyrazów, odjąć wartość pierwszej liczby w ciągu i podwoić wynik. Otrzymaną wartość podziel przez liczbę składników tworzących sumę pomniejszoną o jeden. Ogólnie rzecz biorąc, zapisz wzór na obliczenie dyskryminatora w następujący sposób: d = 2*(Sᵢ/i-a₁)/(i-1).

Zagadnienia postępu arytmetycznego istniały już w starożytności. Pojawili się i zażądali rozwiązania, ponieważ mieli praktyczną potrzebę.

Tak więc w jednym z papirusów Starożytny Egipt„, który ma treść matematyczną – papirus Rhinda (XIX w. p.n.e.) – zawiera następujące zadanie: podzielić dziesięć miar chleba pomiędzy dziesięć osób, pod warunkiem, że różnica między każdą z nich będzie wynosić jedną ósmą miary”.

A w dziełach matematycznych starożytnych Greków znajdują się eleganckie twierdzenia dotyczące postępu arytmetycznego. Zatem Hypsicles z Aleksandrii (II wiek, który wyniósł dużo ciekawe zadania i który dodał czternastą księgę do Elementów Euklidesa, sformułował myśl: „W ciągu arytmetycznym mającym parzystą liczbę wyrazów suma wyrazów drugiej połowy jest większa od sumy wyrazów pierwszej połowy przez kwadrat 1/2 liczby terminów.”

Sekwencja jest oznaczona przez. Numery ciągu nazywane są jego członkami i są zwykle oznaczone literami z indeksami wskazującymi numer seryjny tego elementu (a1, a2, a3 ... czytaj: „pierwszy”, „drugi”, „trzeci” i tak dalej ).

Sekwencja może być nieskończona lub skończona.

Co to jest postęp arytmetyczny? Rozumiemy przez to ten uzyskany przez dodanie poprzedniego członu (n) o tej samej liczbie d, która jest różnicą postępu.

Jeśli d<0, то мы имеем убывающую прогрессию. Если d>0, wówczas progresję tę uważa się za rosnącą.

Postęp arytmetyczny nazywa się skończonym, jeśli weźmie się pod uwagę tylko jego kilka pierwszych wyrazów. W bardzo duże ilości członków to już niekończący się postęp.

Każdy postęp arytmetyczny definiuje się za pomocą następującego wzoru:

an =kn+b, podczas gdy b i k to pewne liczby.

Twierdzenie przeciwne jest całkowicie prawdziwe: jeśli ciąg jest dany podobnym wzorem, to jest to dokładnie ciąg arytmetyczny, który ma właściwości:

1. Każdy wyraz progresji jest średnią arytmetyczną wyrazu poprzedniego i kolejnego.
2. Odwrotnie: jeśli począwszy od drugiego, każdy wyraz jest średnią arytmetyczną poprzedniego i kolejnego wyrazu, tj. jeżeli warunek jest spełniony, to ciąg ten jest ciągiem arytmetycznym. Równość ta jest także oznaką postępu, dlatego też nazywa się ją zwykle cechą charakterystyczną postępu.
   W ten sam sposób prawdziwe jest twierdzenie odzwierciedlające tę właściwość: ciąg jest postępem arytmetycznym tylko wtedy, gdy ta równość jest prawdziwa dla dowolnego wyrazu ciągu, zaczynając od drugiego.

Właściwość charakterystyczną dla dowolnych czterech liczb ciągu arytmetycznego można wyrazić wzorem an + am = ak + al, jeśli n + m = k + l (m, n, k są liczbami postępu).

W postępie arytmetycznym dowolny niezbędny (N-ty) wyraz można znaleźć za pomocą następującego wzoru:

Na przykład: pierwszy wyraz (a1) w ciągu arytmetycznym jest dany i równy trzy, a różnica (d) jest równa cztery. Musisz znaleźć czterdziesty piąty wyraz tej progresji. a45 = 1+4(45-1)=177

Wzór an = ak + d(n - k) pozwala nam to określić n-ty termin postęp arytmetyczny poprzez którykolwiek z jego k-tych wyrazów, pod warunkiem, że jest on znany.

Sumę wyrazów postępu arytmetycznego (czyli pierwszych n wyrazów postępu skończonego) oblicza się w następujący sposób:

Sn = (a1+an) n/2.

Jeśli znany jest również pierwszy termin, wówczas do obliczeń wygodna jest inna formuła:

Sn = ((2a1+d(n-1))/2)*n.

Sumę ciągu arytmetycznego zawierającego n wyrazów oblicza się w następujący sposób:

Wybór wzorów do obliczeń zależy od warunków zadania i danych wyjściowych.

Szeregi naturalne dowolnych liczb, np. 1,2,3,...,n,...- najprostszy przykład postęp arytmetyczny.

Oprócz postępu arytmetycznego istnieje również postęp geometryczny, który ma swoje własne właściwości i cechy.