Niekto zaobchádza so slovom „progresia“ opatrne, ako s veľmi komplexný pojem z oddielov vyššia matematika. Medzitým je najjednoduchším aritmetickým postupom práca počítadla taxíkov (kde stále zostávajú). A pochop podstatu (a v matematike nie je nič dôležitejšie ako „pochopiť podstatu“) aritmetická postupnosť Keď pochopíte niekoľko základných pojmov, nie je to také ťažké.

Matematická postupnosť čísel

Je zvykom nazývať číselnú postupnosť radom čísel, z ktorých každé má svoje vlastné číslo.

a 1 je prvý člen sekvencie;

a 2 je druhý člen sekvencie;

a 7 je siedmy člen sekvencie;

a n je n-tý člen sekvencie;

Nás však nezaujíma žiadny ľubovoľný súbor čísel a čísel. Pozornosť zameriame na číselnú postupnosť, v ktorej hodnota n-tého člena súvisí s jeho poradovým číslom pomocou jasne matematicky formulovanej závislosti. Inými slovami: číselná hodnota N-té číslo je nejakou funkciou n.

a - hodnota člena číselnej postupnosti;

n - jeho sériové číslo;

f(n) je funkcia, v ktorej ordinál v číselnej postupnosti n je argument.

Definícia

Aritmetická postupnosť sa zvyčajne nazýva číselná postupnosť, v ktorej je každý nasledujúci člen väčší (menší) ako predchádzajúci o rovnaké číslo. Vzorec pre n-tý člen aritmetickej postupnosti je nasledujúci:

a n - hodnota aktuálneho člena aritmetická progresia;

a n+1 - vzorec nasledujúceho čísla;

d - rozdiel (určité číslo).

Je ľahké určiť, že ak je rozdiel kladný (d>0), potom každý nasledujúci člen uvažovaného radu bude väčší ako predchádzajúci a takáto aritmetická progresia sa bude zvyšovať.

V nižšie uvedenom grafe je ľahké pochopiť prečo číselná postupnosť nazývaný "rastúce".

V prípadoch, keď je rozdiel záporný (d<0), каждый последующий член по понятным причинам будет меньше предыдущего, график прогрессии станет «уходить» вниз, арифметическая прогрессия, соответственно, будет именоваться убывающей.

Hodnota zadaného člena

Niekedy je potrebné určiť hodnotu nejakého ľubovoľného člena a n aritmetickej progresie. Môžete to urobiť postupným výpočtom hodnôt všetkých členov aritmetického postupu, od prvého po požadovaný. Tento spôsob však nie je vždy prijateľný, ak je napríklad potrebné nájsť hodnotu päťtisícového alebo osemmiliónového členu. Tradičný výpočet bude trvať dlho. Špecifický aritmetický postup však možno skúmať pomocou určitých vzorcov. Existuje aj vzorec pre n-tý člen: hodnotu ľubovoľného člena aritmetickej postupnosti možno určiť ako súčet prvého člena postupnosti s rozdielom postupnosti, vynásobený číslom požadovaného člena mínus jeden .

Vzorec je univerzálny na zvýšenie a zníženie progresie.

Príklad výpočtu hodnoty daného člena

Vyriešme nasledujúci problém hľadania hodnoty n-tého člena aritmetickej postupnosti.

Podmienka: existuje aritmetická progresia s parametrami:

Prvý člen postupnosti je 3;

Rozdiel v číselnom rade je 1,2.

Úloha: je potrebné nájsť hodnotu 214 výrazov

Riešenie: Na určenie hodnoty daného člena použijeme vzorec:

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

Nahradením údajov z problémového príkazu do výrazu máme:

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

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

Odpoveď: 214. člen postupnosti sa rovná 258,6.

Výhody tejto metódy výpočtu sú zrejmé - celé riešenie nezaberie viac ako 2 riadky.

Súčet daného počtu členov

Veľmi často je v danej aritmetickej sérii potrebné určiť súčet hodnôt niektorých jej segmentov. Tiež nie je potrebné počítať hodnoty každého výrazu a potom ich sčítať. Táto metóda je použiteľná, ak je počet členov, ktorých súčet treba nájsť, malý. V iných prípadoch je vhodnejšie použiť nasledujúci vzorec.

Súčet členov aritmetickej postupnosti od 1 do n sa rovná súčtu prvého a n-tého člena, vynásobený číslom člena n a delený dvomi. Ak je vo vzorci hodnota n-tého člena nahradená výrazom z predchádzajúceho odseku článku, dostaneme:

Príklad výpočtu

Vyriešme napríklad problém s nasledujúcimi podmienkami:

Prvý člen postupnosti je nula;

Rozdiel je 0,5.

V úlohe je potrebné určiť súčet členov radu od 56 do 101.

rozhodnutie. Na určenie súčtu progresie použijeme vzorec:

s(n) = (2∙a1 + d∙(n-1))∙n/2

Najprv určíme súčet hodnôt 101 členov progresie dosadením daných podmienok nášho problému do vzorca:

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

Je zrejmé, že na zistenie súčtu členov postupu z 56. na 101. je potrebné odpočítať S 55 od S 101.

s55 = (2∙0 + 0,5∙(55-1))∙55/2 = 742,5

Takže súčet aritmetickej progresie pre tento príklad je:

s 101 - s 55 \u003d 2 525 - 742,5 \u003d 1 782,5

Príklad praktickej aplikácie aritmetickej progresie

Na konci článku sa vráťme k príkladu aritmetickej postupnosti uvedenej v prvom odseku – taxametra (taxi car meter). Zoberme si taký príklad.

Vstup do taxíka (ktorý zahŕňa 3 km) stojí 50 rubľov. Každý nasledujúci kilometer sa platí sadzbou 22 rubľov / km. Dojazd 30 km. Vypočítajte si náklady na cestu.

1. Vynechajme prvé 3 km, ktorých cena je zahrnutá v nákladoch na pristátie.

30 - 3 = 27 km.

2. Ďalší výpočet nie je nič iné ako analýza aritmetického číselného radu.

Členské číslo je počet prejdených kilometrov (mínus prvé tri).

Hodnota člena je súčet.

Prvý termín v tomto probléme sa bude rovnať 1 = 50 rubľov.

Postupový rozdiel d = 22 p.

číslo, ktoré nás zaujíma - hodnota (27 + 1) člena aritmetického postupu - stav merača na konci 27. kilometra - 27,999 ... = 28 km.

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

Výpočty kalendárnych údajov za ľubovoľne dlhé obdobie sú založené na vzorcoch popisujúcich určité číselné postupnosti. V astronómii je dĺžka obežnej dráhy geometricky závislá od vzdialenosti nebeského telesa od svietidla. Okrem toho sa rôzne číselné rady úspešne používajú v štatistike a iných aplikovaných odvetviach matematiky.

Iný druh číselnej postupnosti je geometrický

Geometrická progresia je charakterizovaná veľkou rýchlosťou zmeny v porovnaní s aritmetickou. Nie je náhoda, že v politike, sociológii, medicíne často, aby ukázali vysokú rýchlosť šírenia určitého javu, napríklad choroby počas epidémie, hovoria, že proces sa vyvíja exponenciálne.

N-tý člen geometrického číselného radu sa líši od predchádzajúceho tým, že je vynásobený nejakým konštantným číslom - menovateľ, napríklad prvý člen je 1, menovateľ je 2, potom:

n = 1: 1 ∙ 2 = 2

n = 2: 2 ∙ 2 = 4

n = 3: 4 ∙ 2 = 8

n = 4: 8 ∙ 2 = 16

n=5: 16 ∙ 2 = 32,

b n - hodnota aktuálneho člena geometrickej progresie;

b n+1 - vzorec ďalšieho člena geometrickej postupnosti;

q je menovateľ geometrickej postupnosti (konštantné číslo).

Ak je graf aritmetickej progresie priamka, potom geometrický graf nakreslí trochu iný obrázok:

Rovnako ako v prípade aritmetiky, geometrická postupnosť má vzorec pre hodnotu ľubovoľného člena. Akýkoľvek n-tý člen geometrickej postupnosti sa rovná súčinu prvého člena a menovateľa postupnosti k mocnine n zníženému o jednotku:

Príklad. Máme geometrickú postupnosť s prvým členom rovným 3 a menovateľom postupnosti rovným 1,5. Nájdite 5. termín postupu

b 5 \u003d b 1 ∙ q (5-1) \u003d 3 ∙ 1,5 4 \u003d 15.1875

Súčet daného počtu členov sa tiež vypočíta pomocou špeciálneho vzorca. Súčet prvých n členov geometrickej postupnosti sa rovná rozdielu medzi súčinom n-tého člena postupnosti a jeho menovateľa a prvého člena postupnosti, vydelenému menovateľom zníženým o jednu:

Ak sa b n nahradí pomocou vyššie uvedeného vzorca, hodnota súčtu prvých n členov uvažovaného číselného radu bude mať tvar:

Príklad. Geometrická postupnosť začína prvým členom rovným 1. Menovateľ je nastavený na 3. Nájdite súčet prvých ôsmich členov.

s8 = 1 ∙ (3 8 -1) / (3-1) = 3 280

Áno, áno: aritmetický postup nie je pre vás hračka :)

Priatelia, ak čítate tento text, potom mi vnútorný uzáver hovorí, že stále neviete, čo je to aritmetická progresia, ale naozaj to chcete vedieť (nie, takto: ÁÁÁÁÁ!). Nebudem vás preto mučiť dlhými úvodmi a hneď sa pustím do veci.

Na začiatok pár príkladov. Zvážte niekoľko sád čísel:

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

Čo majú všetky tieto súpravy spoločné? Na prvý pohľad nič. Ale v skutočnosti tam niečo je. menovite: každý nasledujúci prvok sa líši od predchádzajúceho o rovnaké číslo.

Veď posúďte sami. Prvá množina sú len po sebe idúce čísla, každé je viac ako predchádzajúce. V druhom prípade je rozdiel medzi susednými číslami už rovný piatim, ale tento rozdiel je stále konštantný. V treťom prípade existujú korene vo všeobecnosti. Avšak $2\sqrt(2)=\sqrt(2)+\sqrt(2)$, kým $3\sqrt(2)=2\sqrt(2)+\sqrt(2)$, t.j. v takom prípade sa každý ďalší prvok jednoducho zvýši o $\sqrt(2)$ (a nezľaknite sa, že toto číslo je iracionálne).

Takže: všetky takéto postupnosti sa nazývajú aritmetické postupnosti. Dajme presnú definíciu:

Definícia. Postupnosť čísel, v ktorých sa každé nasledujúce líši od predchádzajúceho presne o rovnakú hodnotu, sa nazýva aritmetická postupnosť. Samotná suma, o ktorú sa čísla líšia, sa nazýva progresívny rozdiel a najčastejšie sa označuje písmenom $d$.

Zápis: $\left(((a)_(n)) \right)$ je samotný priebeh, $d$ je jeho rozdiel.

A len pár dôležitých poznámok. Po prvé, berie sa do úvahy iba progresia usporiadaný poradie čísel: môžu sa čítať striktne v poradí, v akom sú napísané - a nič iné. Čísla nemôžete preusporiadať ani vymeniť.

Po druhé, samotná postupnosť môže byť buď konečná, alebo nekonečná. Napríklad množina (1; 2; 3) je zjavne konečná aritmetická postupnosť. Ale ak napíšete niečo v duchu (1; 2; 3; 4; ...) - to už je nekonečná progresia. Elipsa za štvorkou, ako to bolo, naznačuje, že pomerne veľa čísel ide ďalej. Napríklad nekonečne veľa. :)

Chcel by som tiež poznamenať, že pokroky sa zvyšujú a znižujú. Už sme videli pribúdajúce - rovnakú množinu (1; 2; 3; 4; ...). Tu sú príklady klesajúcej progresie:

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

Dobre, dobre: ​​posledný príklad sa môže zdať príliš komplikovaný. Ale zvyšok, myslím, chápeš. Preto uvádzame nové definície:

Definícia. Aritmetický postup sa nazýva:

1. zvýšenie, ak je každý ďalší prvok väčší ako predchádzajúci;
2. klesajúci, ak je naopak každý nasledujúci prvok menší ako predchádzajúci.

Okrem toho existujú takzvané "stacionárne" sekvencie - pozostávajú z rovnakého opakujúceho sa čísla. Napríklad (3; 3; 3; ...).

Zostáva len jedna otázka: ako rozlíšiť rastúcu progresiu od klesajúcej? Našťastie tu všetko závisí len od znamienka čísla $d$, t.j. rozdiely v postupe:

1. Ak $d \gt 0$, potom sa progresia zvyšuje;
2. Ak $d \lt 0$, potom progresia zjavne klesá;
3. Nakoniec je tu prípad $d=0$ — v tomto prípade je celý postup zredukovaný na stacionárnu postupnosť rovnakých čísel: (1; 1; 1; 1; ...) atď.

Skúsme vypočítať rozdiel $d$ pre tri klesajúce priebehy vyššie. Na tento účel stačí vziať ľubovoľné dva susedné prvky (napríklad prvý a druhý) a odpočítať od čísla vpravo číslo vľavo. Bude to vyzerať takto:

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

Ako vidíte, vo všetkých troch prípadoch sa rozdiel skutočne ukázal ako negatívny. A teraz, keď sme už viac-menej prišli na definície, je čas zistiť, ako sa popisujú progresie a aké vlastnosti majú.

Členovia progresie a opakujúceho sa vzorca

Keďže prvky našich sekvencií nie je možné zamieňať, možno ich očíslovať:

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

Jednotlivé prvky tohto súboru sa nazývajú členovia progresie. Označujú sa týmto spôsobom pomocou čísla: prvý člen, druhý člen atď.

Okrem toho, ako už vieme, susedné členy progresie súvisia podľa vzorca:

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

Stručne povedané, aby ste našli $n$-tý člen progresie, musíte poznať $n-1$-tý člen a rozdiel $d$. Takýto vzorec sa nazýva opakujúci sa, pretože s jeho pomocou môžete nájsť ľubovoľné číslo, iba ak poznáte predchádzajúce (a v skutočnosti všetky predchádzajúce). To je veľmi nepohodlné, takže existuje zložitejší vzorec, ktorý redukuje akýkoľvek výpočet na prvý výraz a rozdiel:

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

S týmto vzorcom ste sa už určite stretli. Radi to dávajú vo všetkých druhoch referenčných kníh a reshebnikov. A v každej rozumnej učebnici matematiky je jednou z prvých.

Odporúčam vám však trochu trénovať.

Úloha číslo 1. Napíšte prvé tri členy aritmetickej postupnosti $\left(((a)_(n)) \right)$, ak $((a)_(1))=8,d=-5$.

rozhodnutie. Poznáme teda prvý člen $((a)_(1))=8$ a progresívny rozdiel $d=-5$. Použime práve daný vzorec a nahraďme $n=1$, $n=2$ a $n=3$:

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

Odpoveď: (8; 3; -2)

To je všetko! Všimnite si, že naša progresia klesá.

Samozrejme, $n=1$ sa nedalo nahradiť – prvý výraz už poznáme. Nahradením jednotky sme sa však uistili, že aj na prvý termín naša formula funguje. V iných prípadoch všetko padlo na banálnu aritmetiku.

Úloha číslo 2. Napíšte prvé tri členy aritmetickej postupnosti, ak jej siedmy člen je -40 a sedemnásty člen je -50.

rozhodnutie. Stav problému napíšeme obvyklými výrazmi:

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

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

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

Označil som systém, pretože tieto požiadavky musia byť splnené súčasne. A teraz si všimnime, že ak odpočítame prvú rovnicu od druhej rovnice (máme na to právo, pretože máme systém), dostaneme toto:

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

Len tak sme našli rozdiel v postupe! Zostáva nahradiť nájdené číslo v ktorejkoľvek z rovníc systému. Napríklad v prvom:

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

Teraz, keď poznáme prvý výraz a rozdiel, zostáva nájsť druhý a tretí výraz:

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

Pripravený! Problém je vyriešený.

Odpoveď: (-34; -35; -36)

Venujte pozornosť zvláštnej vlastnosti progresie, ktorú sme objavili: ak vezmeme $n$-tý a $m$-tý člen a odčítame ich od seba, potom dostaneme rozdiel progresie vynásobený číslom $n-m$:

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

Jednoduchá, no veľmi užitočná vlastnosť, ktorú by ste určite mali poznať – s jej pomocou môžete výrazne urýchliť riešenie mnohých progresívnych problémov. Tu je ukážkový príklad:

Úloha číslo 3. Piaty člen aritmetického postupu je 8,4 a jeho desiaty člen je 14,4. Nájdite pätnásty termín tohto postupu.

rozhodnutie. Keďže $((a)_(5))=8,4$, $((a)_(10))=14,4$ a musíme nájsť $((a)_(15))$, poznamenávame nasledovné:

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

Ale podľa podmienky $((a)_(10))-((a)_(5))=14,4-8,4=6$, takže $5d=6$, odkiaľ máme:

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

Odpoveď: 20.4

To je všetko! Nepotrebovali sme skladať žiadne sústavy rovníc a počítať prvý člen a rozdiel - o všetkom sa rozhodlo v niekoľkých riadkoch.

Teraz zvážme iný typ problému - hľadanie negatívnych a pozitívnych členov progresie. Nie je žiadnym tajomstvom, že ak sa progresia zvyšuje, pričom jej prvý termín je negatívny, potom sa v ňom skôr či neskôr objavia pozitívne termíny. A naopak: podmienky klesajúcej progresie sa skôr či neskôr stanú negatívnymi.

Zároveň nie je vždy možné nájsť tento moment „na čele“, ktorý postupne triedi prvky. Často sú problémy navrhnuté tak, že bez znalosti vzorcov by výpočty zabrali niekoľko listov – jednoducho by sme zaspali, kým by sme našli odpoveď. Preto sa pokúsime tieto problémy vyriešiť rýchlejšie.

Úloha číslo 4. Koľko záporných členov v aritmetickej progresii -38,5; -35,8; …?

rozhodnutie. Takže $((a)_(1))=-38,5$, $((a)_(2))=-35,8$, z čoho okamžite nájdeme rozdiel:

Všimnite si, že rozdiel je pozitívny, takže progresia sa zvyšuje. Prvý člen je záporný, takže v určitom bode skutočne narazíme na kladné čísla. Jedinou otázkou je, kedy sa tak stane.

Skúsme zistiť: ako dlho (t. j. do akého prirodzeného čísla $n$) sa zachováva zápornosť pojmov:

\[\začiatok(zarovnanie) & ((a)_(n)) \lt 0\šípka doprava ((a)_(1))+\vľavo(n-1 \vpravo)d \lt 0; \\ & -38,5+\left(n-1 \right)\cdot 2,7 \lt 0;\quad \left| \cdot 10 \vpravo. \\ & -385+27\cdot \left(n-1 \right) \lt 0; \\ & -385+27n-27 \lt 0; \\ & 27n \lt 412; \\ & n \lt 15\frac(7)(27)\šípka doprava ((n)_(\max ))=15. \\ \end(zarovnať)\]

Posledný riadok potrebuje objasnenie. Takže vieme, že $n \lt 15\frac(7)(27)$. Na druhej strane nám budú vyhovovať iba celočíselné hodnoty čísla (navyše: $n\in \mathbb(N)$), takže najväčšie prípustné číslo je presne $n=15$ a v žiadnom prípade nie 16.

Úloha číslo 5. V aritmetickom postupe $(()_(5))=-150,(()_(6))=-147$. Nájdite číslo prvého kladného termínu tejto progresie.

Bol by to presne ten istý problém ako ten predchádzajúci, ale nevieme $((a)_(1))$. Ale susedné výrazy sú známe: $((a)_(5))$ a $((a)_(6))$, takže môžeme ľahko nájsť rozdiel v postupe:

Okrem toho sa pokúsme vyjadriť piaty člen z hľadiska prvého a rozdielu pomocou štandardného vzorca:

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

Teraz postupujeme analogicky s predchádzajúcim problémom. Zisťujeme, v ktorom bode v našej sekvencii sa objavia kladné čísla:

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

Minimálne celočíselné riešenie tejto nerovnosti je číslo 56.

Upozorňujeme, že v poslednej úlohe bolo všetko zredukované na striktnú nerovnosť, takže možnosť $n=55$ nám nebude vyhovovať.

Teraz, keď sme sa naučili riešiť jednoduché problémy, prejdime k zložitejším. Najprv sa však naučíme ďalšiu veľmi užitočnú vlastnosť aritmetických postupností, ktorá nám v budúcnosti ušetrí veľa času a nerovnakých buniek. :)

Aritmetický priemer a rovnaké zarážky

Zvážte niekoľko po sebe idúcich členov rastúcej aritmetickej progresie $\left(((a)_(n)) \right)$. Skúsme ich označiť na číselnej osi:

Členovia aritmetického postupu na číselnej osi

Konkrétne som si všimol ľubovoľných členov $((a)_(n-3)),...,((a)_(n+3))$, a nie žiadne $((a)_(1)) , \ ((a)_(2)),\ ((a)_(3))$ atď. Pretože pravidlo, ktoré vám teraz poviem, funguje rovnako pre akékoľvek „segmenty“.

A pravidlo je veľmi jednoduché. Zapamätajme si rekurzívny vzorec a zapíšme si ho pre všetky označené členy:

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

Tieto rovnosti však možno prepísať inak:

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

No a čo? Ale skutočnosť, že výrazy $((a)_(n-1))$ a $((a)_(n+1)))$ ležia v rovnakej vzdialenosti od $((a)_(n)) $ . A táto vzdialenosť sa rovná $d$. To isté možno povedať o výrazoch $((a)_(n-2))$ a $((a)_(n+2))$ – sú tiež odstránené z $((a)_(n) )$ o rovnakú vzdialenosť rovnajúcu sa $2d$. Môžete pokračovať donekonečna, ale obrázok dobre ilustruje význam

Členovia progresie ležia v rovnakej vzdialenosti od stredu

Čo to pre nás znamená? To znamená, že môžete nájsť $((a)_(n))$, ak sú susedné čísla známe:

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

Vydedukovali sme veľkolepé tvrdenie: každý člen aritmetického postupu sa rovná aritmetickému priemeru susedných členov! Okrem toho sa môžeme odchýliť od nášho $((a)_(n))$ doľava a doprava nie o jeden krok, ale o $k$ krokov – a aj tak bude vzorec správny:

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

Tie. môžeme ľahko nájsť nejaké $((a)_(150))$, ak poznáme $((a)_(100))$ a $((a)_(200))$, pretože $(( a)_ (150))=\frac(((a)_(100))+((a)_(200)))(2)$. Na prvý pohľad sa môže zdať, že táto skutočnosť nám nedáva nič užitočné. V praxi je však veľa úloh špeciálne „vybrúsených“ na použitie aritmetického priemeru. Pozri sa:

Úloha číslo 6. Nájdite všetky hodnoty $x$ tak, že čísla $-6((x)^(2))$, $x+1$ a $14+4((x)^(2))$ sú po sebe idúce členy aritmetický postup (v určenom poradí).

rozhodnutie. Keďže tieto čísla sú členmi progresie, je pre ne splnená podmienka aritmetického priemeru: centrálny prvok $x+1$ možno vyjadriť pomocou susedných prvkov:

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

Ukázalo sa to klasicky kvadratická rovnica. Jeho korene: $x=2$ a $x=-3$ sú odpovede.

Odpoveď: -3; 2.

Úloha číslo 7. Nájdite hodnoty $$ tak, aby čísla $-1;4-3;(()^(2))+1$ tvorili aritmetickú postupnosť (v tomto poradí).

rozhodnutie. Opäť vyjadrujeme stredný člen z hľadiska aritmetického priemeru susedných členov:

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

Ďalšia kvadratická rovnica. A opäť dva korene: $x=6$ a $x=1$.

Odpoveď: 1; 6.

Ak v procese riešenia problému dostanete nejaké brutálne čísla alebo si nie ste úplne istí správnosťou nájdených odpovedí, potom existuje skvelý trik, ktorý vám umožní skontrolovať: vyriešili sme problém správne?

Povedzme, že v úlohe 6 sme dostali odpovede -3 a 2. Ako môžeme skontrolovať, či sú tieto odpovede správne? Poďme ich jednoducho zapojiť do pôvodného stavu a uvidíme, čo sa stane. Dovoľte mi pripomenúť, že máme tri čísla ($-6(()^(2))$, $+1$ a $14+4(()^(2))$), ktoré by mali tvoriť aritmetickú postupnosť. Nahradiť $x=-3$:

\[\začiatok(zarovnanie) & x=-3\šípka doprava \\ & -6((x)^(2))=-54; \\ &x+1=-2; \\ & 14+4((x)^(2))=50. \end(align)\]

Dostali sme čísla -54; -2; 50, ktoré sa líšia o 52, je nepochybne aritmetický postup. To isté sa stane pre $x=2$:

\[\začiatok(zarovnanie) & x=2\šípka doprava \\ & -6((x)^(2))=-24; \\ &x+1=3; \\ & 14+4((x)^(2))=30. \end(align)\]

Opäť postup, ale s rozdielom 27. Úloha je teda vyriešená správne. Tí, ktorí chcú, môžu sami skontrolovať druhú úlohu, ale hneď poviem: aj tam je všetko správne.

Vo všeobecnosti sme pri riešení posledných problémov narazili na ďalšiu zaujímavú skutočnosť, ktorú si tiež treba pamätať:

Ak sú tri čísla také, že druhé je priemerom prvého a posledného, ​​potom tieto čísla tvoria aritmetickú postupnosť.

Pochopenie tohto tvrdenia nám v budúcnosti umožní doslova „konštruovať“ potrebné postupy na základe stavu problému. No skôr, než sa pustíme do takejto „stavby“, mali by sme venovať pozornosť ešte jednej skutočnosti, ktorá priamo vyplýva z už uvažovaného.

Zoskupovanie a súčet prvkov

Vráťme sa opäť k číselnému radu. Zaznamenávame tam niekoľko členov progresie, medzi ktorými sa možno. stojí za veľa ďalších členov:

6 prvkov vyznačených na číselnom rade

Skúsme vyjadriť „ľavý chvost“ pomocou $((a)_(n))$ a $d$ a „pravý chvost“ pomocou $((a)_(k))$ a $ d$. Je to veľmi jednoduché:

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

Teraz si všimnite, že nasledujúce sumy sú rovnaké:

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

Zjednodušene povedané, ak za začiatok považujeme dva prvky postupu, ktoré sa v súčte rovnajú nejakému číslu $S$, a potom začneme od týchto prvkov postupovať opačným smerom (k sebe alebo naopak, aby sme sa vzdialili), potom sumy prvkov, o ktoré narazíme, budú tiež rovnaké$ S$. Najlepšie sa to dá znázorniť graficky:

Rovnaké zarážky dávajú rovnaké súčty

Pochopenie tejto skutočnosti nám umožní riešiť problémy zásadne vyššej úrovne zložitosti ako tie, ktoré sme uvažovali vyššie. Napríklad tieto:

Úloha číslo 8. Určte rozdiel aritmetickej postupnosti, v ktorej je prvý člen 66 a súčin druhého a dvanásteho člena je najmenší možný.

rozhodnutie. Zapíšme si všetko, čo vieme:

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

Takže nepoznáme rozdiel v progresii $d$. V skutočnosti bude celé riešenie postavené na tomto rozdiele, pretože produkt $((a)_(2))\cdot ((a)_(12))$ možno prepísať takto:

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

Pre tých v nádrži: Vybral som spoločný faktor 11 z druhej zátvorky. Požadovaný súčin je teda kvadratická funkcia vzhľadom na premennú $d$. Zvážte preto funkciu $f\left(d \right)=11\left(d+66 \right)\left(d+6 \right)$ - jej graf bude parabola s vetvami nahor, pretože ak otvoríme zátvorky, dostaneme:

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

Ako vidíte, koeficient s najvyšším členom je 11 - to je kladné číslo, takže skutočne máme do činenia s parabolou s vetvami nahor:

graf kvadratickej funkcie - parabola

Poznámka: táto parabola má svoju minimálnu hodnotu vo svojom vrchole s osou $((d)_(0))$. Samozrejme, môžeme túto úsečku vypočítať podľa štandardnej schémy (existuje vzorec $((d)_(0))=(-b)/(2a)\;$), ale bolo by oveľa rozumnejšie všimnite si, že požadovaný vrchol leží na osovej symetrii paraboly, takže bod $((d)_(0))$ je rovnako vzdialený od koreňov rovnice $f\left(d \right)=0$:

\[\začiatok(zarovnanie) & f\vľavo(d\vpravo)=0; \\ & 11\cdot \left(d+66 \right)\cdot \left(d+6 \right)=0; \\ & ((d)_(1))=-66;\quad ((d)_(2))=-6. \\ \end(zarovnať)\]

Preto som sa s otváraním zátvoriek neponáhľal: v pôvodnej podobe sa korene dali veľmi, veľmi ľahko nájsť. Preto sa úsečka rovná aritmetickému priemeru čísel -66 a -6:

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

Čo nám dáva objavené číslo? S ním požadovaný produkt nadobúda najmenšiu hodnotu (mimochodom, nepočítali sme $((y)_(\min ))$ - to sa od nás nevyžaduje). Toto číslo je zároveň rozdielom počiatočnej progresie, t.j. našli sme odpoveď. :)

Odpoveď: -36

Úloha číslo 9. Medzi čísla $-\frac(1)(2)$ a $-\frac(1)(6)$ vložte tri čísla tak, aby spolu s danými číslami tvorili aritmetickú postupnosť.

rozhodnutie. V skutočnosti musíme vytvoriť postupnosť piatich čísel, pričom prvé a posledné číslo je už známe. Chýbajúce čísla označte premennými $x$, $y$ a $z$:

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

Všimnite si, že číslo $y$ je "stredom" našej postupnosti - je rovnako vzdialené od čísel $x$ a $z$ a od čísel $-\frac(1)(2)$ a $-\frac (1) (6) $. A ak momentálne nemôžeme dostať $y$ z čísel $x$ a $z$, potom je situácia s koncami progresie iná. Pamätajte na aritmetický priemer:

Teraz, keď poznáme $y$, nájdeme zostávajúce čísla. Všimnite si, že $x$ leží medzi $-\frac(1)(2)$ a $y=-\frac(1)(3)$ práve nájdeným. Takže

Argumentujúc podobne, nájdeme zostávajúce číslo:

Pripravený! Našli sme všetky tri čísla. Zapíšme si ich do odpovede v poradí, v akom majú byť vložené medzi pôvodné čísla.

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

Úloha číslo 10. Medzi čísla 2 a 42 vložte niekoľko čísel, ktoré spolu s danými číslami tvoria aritmetickú postupnosť, ak je známe, že súčet prvého, druhého a posledného vloženého čísla je 56.

rozhodnutie. Ešte náročnejšia úloha, ktorá sa však rieši rovnako ako tie predchádzajúce – aritmetickým priemerom. Problém je v tom, že nevieme presne koľko čísel vložiť. Preto pre istotu predpokladáme, že po vložení bude presne $n$ čísel a prvé z nich je 2 a posledné je 42. V tomto prípade možno požadovanú aritmetickú postupnosť znázorniť ako:

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

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

Všimnite si však, že čísla $((a)_(2))$ a $((a)_(n-1))$ sú získané z čísel 2 a 42 stojacich na okrajoch o krok k sebe. , t.j. do stredu sekvencie. A to znamená, že

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

Ale vyššie uvedený výraz môže byť prepísaný takto:

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

Keď poznáme $((a)_(3))$ a $((a)_(1))$, môžeme ľahko nájsť rozdiel v postupe:

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

Zostáva len nájsť zvyšných členov:

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

Už v 9. kroku sa teda dostaneme na ľavý koniec postupnosti - číslo 42. Celkovo bolo treba vložiť iba 7 čísel: 7; 12; 17; 22; 27; 32; 37.

Odpoveď: 7; 12; 17; 22; 27; 32; 37

Textové úlohy s postupmi

Na záver by som rád zvážil niekoľko relatívne jednoduchých problémov. No, jednoducho: pre väčšinu študentov, ktorí študujú matematiku v škole a nečítali, čo je napísané vyššie, môžu tieto úlohy pôsobiť ako gesto. Avšak práve s takýmito úlohami sa stretávame v OGE a POUŽÍVANÍ v matematike, preto vám odporúčam, aby ste sa s nimi oboznámili.

Úloha číslo 11. Tím v januári vyrobil 62 dielov a každý ďalší mesiac vyrobil o 14 dielov viac ako v predchádzajúcom. Koľko dielov vyrobila brigáda v novembri?

rozhodnutie. Je zrejmé, že počet dielov namaľovaných podľa mesiacov bude stúpať aritmetickým postupom. a:

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

November je 11. mesiac v roku, takže musíme nájsť $((a)_(11))$:

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

V novembri sa teda vyrobí 202 dielov.

Úloha číslo 12. Kníhviazačská dielňa zviazala v januári 216 kníh a každý mesiac zviazala o 4 knihy viac ako predchádzajúci mesiac. Koľko kníh zviazal workshop v decembri?

rozhodnutie. Všetky rovnaké:

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

December je posledný, 12. mesiac v roku, takže hľadáme $((a)_(12))$:

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

Toto je odpoveď – v decembri bude zviazaných 260 kníh.

Ak ste sa dočítali až sem, ponáhľam sa vám zablahoželať: úspešne ste dokončili „kurz mladého bojovníka“ v aritmetických postupoch. Pokojne môžeme prejsť na ďalšiu lekciu, kde si preštudujeme vzorec súčtu postupu, ako aj dôležité a veľmi užitočné dôsledky z neho.

Napríklad postupnosť \(2\); \(5\); \(osem\); \(jedenásť\); \(14\)… je aritmetický postup, pretože každý ďalší prvok sa líši od predchádzajúceho o tri (od predchádzajúceho sa dá získať pridaním troch):

V tomto postupe je rozdiel \(d\) kladný (rovná sa \(3\)), a preto je každý ďalší člen väčší ako predchádzajúci. Takéto progresie sa nazývajú zvyšujúci sa.

Môže však byť aj \(d\). záporné číslo. napríklad, v aritmetickej postupnosti \(16\); \(desať\); \(4\); \(-2\); \(-8\)… rozdiel postupu \(d\) sa rovná mínus šesť.

A v tomto prípade bude každý ďalší prvok menší ako predchádzajúci. Tieto progresie sa nazývajú klesajúci.

Zápis aritmetického postupu

Postup je označený malým latinským písmenom.

Čísla, ktoré tvoria progresiu, sa nazývajú členov(alebo prvky).

Označujú sa rovnakým písmenom ako aritmetická postupnosť, ale s číselným indexom rovným číslu prvku v poradí.

Napríklad aritmetická postupnosť \(a_n = \left\( 2; 5; 8; 11; 14…\right\)\) pozostáva z prvkov \(a_1=2\); \(a_2=5\); \(a_3=8\) a tak ďalej.

Inými slovami, pre postup \(a_n = \vľavo\(2; 5; 8; 11; 14…\vpravo\)\)

Riešenie problémov s aritmetickým postupom

Vyššie uvedené informácie už v zásade postačujú na vyriešenie takmer akéhokoľvek problému s aritmetickým postupom (vrátane tých, ktoré ponúka OGE).

Príklad (OGE). Aritmetický postup je daný podmienkami \(b_1=7; d=4\). Nájsť \(b_5\).
rozhodnutie:

odpoveď: \(b_5=23\)

Príklad (OGE). Sú uvedené prvé tri členy aritmetickej progresie: \(62; 49; 36…\) Nájdite hodnotu prvého záporného člena tejto progresie.
rozhodnutie:

	Dostali sme prvé prvky postupnosti a vieme, že ide o aritmetický postup. To znamená, že každý prvok sa líši od susedného o rovnaké číslo. Zistite, ktorý z nich, odčítaním predchádzajúceho od nasledujúceho prvku: \(d=49-62=-13\).
	Teraz môžeme obnoviť náš postup k požadovanému (prvému negatívnemu) prvku.
	Pripravený. Môžete napísať odpoveď.

odpoveď: \(-3\)

Príklad (OGE). Je uvedených niekoľko po sebe nasledujúcich prvkov aritmetického postupu: \(...5; x; 10; 12,5...\) Nájdite hodnotu prvku označeného písmenom \(x\).
rozhodnutie:

	Aby sme našli \(x\), potrebujeme vedieť, ako veľmi sa líši nasledujúci prvok od predchádzajúceho, inými slovami, rozdiel v postupe. Nájdite to z dvoch známych susedných prvkov: \(d=12,5-10=2,5\).
	A teraz bez problémov nájdeme to, čo hľadáme: \(x=5+2,5=7,5\).
	Pripravený. Môžete napísať odpoveď.

odpoveď: \(7,5\).

Príklad (OGE). Aritmetický postup je daný nasledujúcimi podmienkami: \(a_1=-11\); \(a_(n+1)=a_n+5\) Nájdite súčet prvých šiestich členov tejto postupnosti.
rozhodnutie:

	Musíme nájsť súčet prvých šiestich členov postupu. Ale ich význam nepoznáme, je nám daný len prvý prvok. Preto najprv vypočítame hodnoty postupne pomocou nám zadaných: \(n=1\); \(a_(1+1)=a_1+5=-11+5=-6\) \(n=2\); \(a_(2+1)=a_2+5=-6+5=-1\) \(n=3\); \(a_(3+1)=a_3+5=-1+5=4\) A po vypočítaní šiestich prvkov, ktoré potrebujeme, nájdeme ich súčet.
\(S_6=a_1+a_2+a_3+a_4+a_5+a_6=\) \(=(-11)+(-6)+(-1)+4+9+14=9\)	Požadovaná suma bola nájdená.

odpoveď: \(S_6=9\).

Príklad (OGE). V aritmetickom postupe \(a_(12)=23\); \(a_(16)=51\). Nájdite rozdiel tohto postupu.
rozhodnutie:

odpoveď: \(d=7\).

Dôležité vzorce aritmetického postupu

Ako vidíte, mnohé problémy s aritmetickou progresiou možno vyriešiť jednoducho pochopením hlavnej veci - že aritmetická progresia je reťazec čísel a každý ďalší prvok v tomto reťazci sa získa pridaním rovnakého čísla k predchádzajúcemu (rozdiel progresie).

Niekedy však nastanú situácie, kedy je veľmi nepohodlné riešiť „na čelo“. Predstavte si napríklad, že v úplne prvom príklade potrebujeme nájsť nie piaty prvok \(b_5\), ale tristoosemdesiaty šiesty \(b_(386)\). Čo je to, musíme \ (385 \) krát pridať štyri? Alebo si predstavte, že v predposlednom príklade potrebujete nájsť súčet prvých sedemdesiatich troch prvkov. Počítanie je mätúce...

Preto v takýchto prípadoch neriešia „na čelo“, ale používajú špeciálne vzorce odvodené pre aritmetický postup. A hlavné sú vzorec pre n-tý člen postupnosti a vzorec pre súčet \(n\) prvých členov.

Vzorec pre \(n\)-tý člen: \(a_n=a_1+(n-1)d\), kde \(a_1\) je prvý člen postupnosti;
\(n\) – číslo požadovaného prvku;
\(a_n\) je členom postupnosti s číslom \(n\).

Tento vzorec nám umožňuje rýchlo nájsť aspoň tristotinu, dokonca aj miliónty prvok, pričom poznáme iba prvý prvok a rozdiel postupu.

Príklad. Aritmetický postup je daný podmienkami: \(b_1=-159\); \(d=8,2\). Nájdite \(b_(246)\).
rozhodnutie:

odpoveď: \(b_(246)=1850\).

Vzorec pre súčet prvých n členov je: \(S_n=\frac(a_1+a_n)(2) \cdot n\), kde

\(a_n\) je posledný sčítaný člen;

Príklad (OGE). Aritmetický postup je daný podmienkami \(a_n=3,4n-0,6\). Nájdite súčet prvých \(25\) členov tejto postupnosti.
rozhodnutie:

\(S_(25)=\)\(\frac(a_1+a_(25))(2)\) \(\cdot 25\)		Na výpočet súčtu prvých dvadsiatich piatich prvkov potrebujeme poznať hodnotu prvého a dvadsiateho piateho člena. Naša postupnosť je daná vzorcom n-tého člena v závislosti od jeho čísla (pozri podrobnosti). Vypočítajme prvý prvok nahradením \(n\) jedným.
\(n=1;\) \(a_1=3,4 1-0,6=2,8\)		Teraz nájdime dvadsiaty piaty člen dosadením dvadsaťpäť namiesto \(n\).
\(n=25;\) \(a_(25)=3,4 25-0,6=84,4\)		Teraz bez problémov vypočítame požadovanú sumu.
\(S_(25)=\)\(\frac(a_1+a_(25))(2)\) \(\cdot 25=\) \(=\) \(\frac(2,8+84,4)(2)\) \(\cdot 25 =\)\(1090\)		Odpoveď je pripravená.

odpoveď: \(S_(25)=1090\).

Pre súčet \(n\) prvých výrazov môžete získať ďalší vzorec: stačí \(S_(25)=\)\(\frac(a_1+a_(25))(2)\) \ (\cdot 25\ ) namiesto \(a_n\) nahraďte vzorec \(a_n=a_1+(n-1)d\). Dostaneme:

Vzorec pre súčet prvých n členov je: \(S_n=\)\(\frac(2a_1+(n-1)d)(2)\) \(\cdot n\), kde

\(S_n\) – požadovaný súčet \(n\) prvých prvkov;
\(a_1\) je prvý člen, ktorý sa má sčítať;
\(d\) – progresívny rozdiel;
\(n\) - počet prvkov v súčte.

Príklad. Nájdite súčet prvých \(33\)-ex členov aritmetickej postupnosti: \(17\); \(15,5\); \(štrnásť\)…
rozhodnutie:

odpoveď: \(S_(33)=-231\).

Zložitejšie problémy aritmetického postupu

Teraz máte všetky informácie, ktoré potrebujete na vyriešenie takmer akéhokoľvek problému s aritmetickým postupom. Ukončime tému úvahami o problémoch, v ktorých je potrebné nielen aplikovať vzorce, ale aj trochu premýšľať (v matematike sa to môže hodiť ☺)

Príklad (OGE). Nájdite súčet všetkých záporných členov progresie: \(-19,3\); \(-devätnásť\); \(-18,7\)…
rozhodnutie:

\(S_n=\)\(\frac(2a_1+(n-1)d)(2)\) \(\cdot n\)		Úloha je veľmi podobná predchádzajúcej. Začneme riešiť rovnakým spôsobom: najprv nájdeme \(d\).
\(d=a_2-a_1=-19-(-19,3)=0,3\)		Teraz by sme do vzorca pre súčet dosadili \(d\) ... a tu sa objaví malá nuansa - nevieme \(n\). Inými slovami, nevieme, koľko výrazov bude potrebné pridať. Ako to zistiť? zamyslime sa. Pridávanie prvkov zastavíme, keď sa dostaneme k prvému pozitívnemu prvku. To znamená, že musíte zistiť číslo tohto prvku. ako? Zapíšme si vzorec na výpočet ľubovoľného prvku aritmetickej postupnosti: \(a_n=a_1+(n-1)d\) pre náš prípad.
\(a_n=a_1+(n-1)d\)
\(a_n=-19,3+(n-1) 0,3\)		Potrebujeme, aby \(a_n\) bolo väčšie ako nula. Poďme zistiť, čo sa \(n\) stane.
\(-19,3+(n-1) 0,3>0\)
\((n-1) 0,3>19,3\) \(|:0,3\)		Obe strany nerovnosti vydelíme \(0,3\).
\(n-1>\)\(\frac(19,3)(0,3)\)		Prenášame mínus jedna, pričom nezabúdame na zmenu značiek
\(n>\)\(\frac(19,3)(0,3)\) \(+1\)		Výpočtový...
\(n>65 333…\)		…a ukáže sa, že prvý kladný prvok bude mať číslo \(66\). Podľa toho má posledný zápor \(n=65\). Pre každý prípad, poďme sa na to pozrieť.
\(n=65;\) \(a_(65)=-19,3+(65-1) 0,3=-0,1\) \(n=66;\) \(a_(66)=-19,3+(66-1) 0,3=0,2\)		Preto musíme pridať prvých \(65\) prvkov.
\(S_(65)=\) \(\frac(2 \cdot (-19,3)+(65-1)0,3)(2)\)\(\cdot 65\) \(S_(65)=\)\((-38,6+19,2)(2)\)\(\cdot 65=-630,5\)		Odpoveď je pripravená.

odpoveď: \(S_(65)=-630,5\).

Príklad (OGE). Aritmetický postup je daný podmienkami: \(a_1=-33\); \(a_(n+1)=a_n+4\). Nájdite súčet od \(26\)-tého do \(42\) prvku vrátane.
rozhodnutie:

\(a_1=-33;\) \(a_(n+1)=a_n+4\)	V tomto probléme musíte tiež nájsť súčet prvkov, ale nie od prvého, ale od \(26\)-ého. Nemáme na to vzorec. ako sa rozhodnúť? Jednoduché – ak chcete získať súčet od \(26\)-tej do \(42\)-tej, musíte najskôr nájsť súčet od \(1\)-tej do \(42\)-tej a potom od nej odčítať súčet z prvý až \ (25 \) tý (pozri obrázok).
	Pre náš postup \(a_1=-33\) a rozdiel \(d=4\) (napokon k predchádzajúcemu prvku pridáme štyri, aby sme našli ďalší). Keď to vieme, nájdeme súčet prvých \(42\)-uh prvkov.
\(S_(42)=\) \(\frac(2 \cdot (-33)+(42-1)4)(2)\)\(\cdot 42=\) \(=\)\(\frac(-66+164)(2)\) \(\cdot 42=2058\)	Teraz súčet prvých \(25\)-tých prvkov.
\(S_(25)=\) \(\frac(2 \cdot (-33)+(25-1)4)(2)\)\(\cdot 25=\) \(=\)\(\frac(-66+96)(2)\) \(\cdot 25=375\)	A nakoniec vypočítame odpoveď.
\(S=S_(42)-S_(25)=2058-375=1683\)

odpoveď: \(S=1683\).

Pre aritmetický postup existuje niekoľko ďalších vzorcov, ktoré sme v tomto článku nezohľadnili kvôli ich nízkej praktickej užitočnosti. Môžete ich však ľahko nájsť.

Poučenie

Aritmetická postupnosť je postupnosť tvaru a1, a1+d, a1+2d..., a1+(n-1)d. Číslo d krok progresie.Samozrejme, súčet ľubovoľného n-tého člena aritmetiky progresie má tvar: An = A1+(n-1)d. Potom poznať jedného z členov progresie, člen progresie a krok progresie, môže byť , teda číslo progresívneho člena. Je zrejmé, že to bude určené vzorcom n = (An-A1+d)/d.

Nech je teraz známy m-tý výraz progresie a nejaký ďalší člen progresie- n-tý, ale n , ako v predchádzajúcom prípade, ale je známe, že n a m sa nezhodujú. progresie možno vypočítať podľa vzorca: d = (An-Am)/(n-m). Potom n = (An-Am+md)/d.

Ak je súčet niekoľkých prvkov aritmetiky progresie, ako aj jeho prvý a posledný , potom možno určiť aj počet týchto prvkov. Súčet aritmetických progresie sa bude rovnať: S = ((A1+An)/2)n. Potom n = 2S/(A1+An) sú chdenov progresie. Na základe skutočnosti, že An = A1+(n-1)d, možno tento vzorec prepísať ako: n = 2S/(2A1+(n-1)d). Z toho možno vyjadriť n riešením kvadratickej rovnice.

Aritmetická postupnosť je taká usporiadaná množina čísel, ktorej každý člen, okrem prvého, sa líši od predchádzajúceho o rovnakú hodnotu. Toto konštantný sa nazýva rozdiel progresie alebo jej krok a možno ju vypočítať zo známych členov aritmetickej progresie.

Poučenie

Ak sú hodnoty prvého a druhého alebo akéhokoľvek iného páru susedných členov známe z podmienok problému, na výpočet rozdielu (d) jednoducho odčítajte predchádzajúci člen od nasledujúceho člena. Výsledná hodnota môže byť pozitívna alebo negatívna – záleží na tom, či sa progresia zvyšuje. AT všeobecná forma napíšte riešenie pre ľubovoľnú dvojicu (aᵢ a aᵢ₊₁) susedných členov postupnosti takto: d = aᵢ₊₁ - aᵢ.

Pre dvojicu členov takéhoto postupu, z ktorých jeden je prvý (a₁) a druhý je ľubovoľný iný ľubovoľne zvolený, možno tiež vytvoriť vzorec na nájdenie rozdielu (d). V tomto prípade však musí byť známe poradové číslo (i) ľubovoľne zvoleného člena postupnosti. Ak chcete vypočítať rozdiel, spočítajte obe čísla a výsledok vydeľte poradovým číslom ľubovoľného výrazu zníženým o jednotku. AT všeobecný pohľad napíšte tento vzorec takto: d = (a₁+ aᵢ)/(i-1).

Ak je okrem ľubovoľného člena aritmetickej postupnosti s poradovým číslom i známy ďalší člen s poradovým číslom u, zmeňte zodpovedajúcim spôsobom vzorec z predchádzajúceho kroku. V tomto prípade bude rozdiel (d) progresie súčtom týchto dvoch členov delený rozdielom v ich poradových číslach: d = (aᵢ+aᵥ)/(i-v).

Vzorec na výpočet rozdielu (d) sa o niečo skomplikuje, ak v podmienkach úlohy je hodnota jeho prvého člena (a₁) a súčet (Sᵢ) daného čísla (i) prvých členov je uvedená aritmetická postupnosť. Ak chcete získať požadovanú hodnotu, vydeľte súčet počtom členov, ktoré ho tvorili, odčítajte hodnotu prvého čísla v poradí a zdvojnásobte výsledok. Výslednú hodnotu vydeľte počtom členov, ktoré tvorili súčet znížený o jeden. Vo všeobecnosti zapíšte vzorec na výpočet diskriminantu takto: d = 2*(Sᵢ/i-a₁)/(i-1).

Problémy s aritmetickým postupom už existovali v r staroveku. Objavili sa a dožadovali sa riešenia, pretože mali praktickú potrebu.

Takže v jednom z papyrusov staroveký Egypt, ktorý má matematický obsah – Rhindov papyrus (19. storočie pred n. l.) – obsahuje nasledujúcu úlohu: rozdeliť desať mier chleba desiatim ľuďom za predpokladu, že rozdiel medzi každým z nich je jedna osmina miery.

A v matematických dielach starých Grékov existujú elegantné vety súvisiace s aritmetickým postupom. Takže Gipsicles z Alexandrie (II. storočie, čo predstavovalo veľa zaujímavé úlohy a pridaním štrnástej knihy k „Princípom“ Euklida sformuloval myšlienku: „V aritmetickom postupe párne čísločlenov, súčet členov 2. polroku je väčší ako súčet členov 1. o druhú polovicu počtu členov.

Označuje sa postupnosť an. Čísla postupnosti sa nazývajú jej členovia a zvyčajne sa označujú písmenami s indexmi, ktoré označujú poradové číslo tohto člena (a1, a2, a3 ... čítaj: „a 1st“, „a 2nd“, „a 3rd“ a tak ďalej).

Postupnosť môže byť nekonečná alebo konečná.

Čo je to aritmetická progresia? Rozumie sa ako získané pripočítaním predchádzajúceho člena (n) s rovnakým číslom d, čo je rozdiel progresie.

Ak d<0, то мы имеем убывающую прогрессию. Если d>0, potom sa takáto progresia považuje za rastúcu.

Aritmetická progresia sa považuje za konečnú, ak sa berie do úvahy len niekoľko jej prvých členov. Vo veľmi vo veľkom počtečlenov je už nekonečný vývoj.

Akákoľvek aritmetická progresia je daná nasledujúcim vzorcom:

an =kn+b, pričom b a k sú nejaké čísla.

Opačné tvrdenie je absolútne pravdivé: ak je postupnosť daná podobným vzorcom, potom ide presne o aritmetickú progresiu, ktorá má vlastnosti:

1. Každý člen postupu je aritmetickým priemerom predchádzajúceho člena a nasledujúceho člena.
2. Opak: ak od 2. je každý člen aritmetickým priemerom predchádzajúceho a nasledujúceho, t.j. ak je podmienka splnená, potom je daná postupnosť aritmetickou progresiou. Táto rovnosť je zároveň znakom progresie, preto sa zvykne nazývať charakteristická vlastnosť progresie.
   Rovnakým spôsobom je pravdivá veta, ktorá odráža túto vlastnosť: postupnosť je aritmetickou progresiou iba vtedy, ak táto rovnosť platí pre ktorýkoľvek z členov postupnosti, počnúc od 2.

Charakteristická vlastnosť pre ľubovoľné štyri čísla aritmetickej progresie môže byť vyjadrená vzorcom an + am = ak + al, ak n + m = k + l (m, n, k sú čísla progresie).

V aritmetickej postupnosti je možné nájsť akýkoľvek potrebný (N-tý) člen použitím nasledujúceho vzorca:

Napríklad: prvý člen (a1) v aritmetickej postupnosti je daný a rovná sa trom a rozdiel (d) sa rovná štyrom. Musíte nájsť štyridsiaty piaty termín tohto postupu. a45 = 1+4 (45-1) = 177

Vzorec an = ak + d(n - k) nám umožňuje určiť n-tý termín aritmetický postup cez ktorýkoľvek z jeho k-tých členov za predpokladu, že je známy.

Súčet členov aritmetickej progresie (za predpokladu 1. n členov konečnej progresie) sa vypočíta takto:

Sn = (al+an) n/2.

Ak je známy aj prvý člen, na výpočet je vhodný iný vzorec:

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

Súčet aritmetickej progresie, ktorá obsahuje n členov, sa vypočíta takto:

Výber vzorcov pre výpočty závisí od podmienok úloh a počiatočných údajov.

Prirodzený rad ľubovoľných čísel ako 1,2,3,...,n,...- najjednoduchší príklad aritmetická progresia.

Okrem aritmetického postupu existuje aj geometrický postup, ktorý má svoje vlastné vlastnosti a charakteristiky.