TEST LECŢII

Progresia geometrică

Definiţie Se numeşte progresie geometrică un şir de numere (bn)n≥1 în care fiecare termen, începând cu al doilea, se obţine din cel precedent prin înmulţirea acestuia cu un acelaşi număr q (q≠0) numit raţie.
        Se notează: b1,b2,b3,...bn,...
Notăm: - b1 primul termen,
        - bn cel de-al n-lea termen (termenul general),
        - q raţia,
        - n numărul termenilor.
Problema Să se calculeze primul termen al progresiei geometrice b1,b2,24,36,... .
R Avem b3=24, b4=36 şi $$b_{4}=b_{3}\cdot q \Rightarrow q=\frac{b_{4}}{b_{3}}\Rightarrow q=\frac{24^{(12}}{36}=\frac{3}{2}.$$ Calculăm b2 şi apoi b1: $$b_{2}=b_{3}:q\Rightarrow b_{2}=24:\frac{3}{2}=24\cdot\frac{2}{3}=16.$$ $$b_{1}=b_{2}:q\Rightarrow b_{1}=16:\frac{3}{2}=16\cdot\frac{2}{3}=\frac{32}{3}.$$ Termenul general se obţine din primul termen şi raţie $$b_{n}=b_{1}\cdot q^{n-1},\;\forall n\geq2.$$ Problema Să se determine primul termen şi raţia progresiei geometrice în care $$\begin{cases} b_{2}-b_{1}=-4\\ b_{3}-b_{1}=8 \end{cases}$$ R. Din formula termenului general rezultă că b2=b1·q şi b3=b1·q2, astfel $$\begin{cases} b_{1}\cdot q-b_{1}=-4\\ b_{1}\cdot q^{2}-b_{1}=8 \end{cases}\Leftrightarrow \begin{cases} b_{1}\cdot(q-1)=-4\\ b_{1}\cdot(q^{2}-1)=8 \end{cases}\overset{impartire}{\Rightarrow}\frac{q-1}{q^{2}-1}=\frac{-4}{8}$$ $$\Rightarrow\frac{1}{q+1}=-\frac{1}{2}\Rightarrow q+1=-2\Rightarrow q=-3,$$ şi calculăm primul termen b1·(-3-1)=-4=>b1=1.
Proprietatea de medie
Orice termen al unei progresii geometrice, începând cu al doilea, este media geometrică (proporţională) a termenilor vecini lui.
$$ b_{k}=\sqrt{b_{k-1}\cdot b_{k+1}}\Leftrightarrow b_{k}^{2}=b_{k-1}\cdot b_{k+1}. $$
Problema Să se determine numărul real pozitiv x ştiind că numerele x,6 şi x-5 formează o progresie geometrică.
R. Dacă numerele x,6 şi x-5 formează o progresie geometrică, atunci
$$ 6^{2}=x(x-5)\Leftrightarrow 36=x^{2}-5x\Leftrightarrow x^{2}-5x-36=0, $$
ecuaţie de gradul II cu soluţiile x1=-4 şi x2=9. Din condiţia x>0 => x=9.
Suma primilor n termeni
Suma primilor n termeni ai unei progresii geometrice (bn)n≥1 este dată de formula:
dacă$$q\neq 1: S_{n}=b_{1}+b_{2}+...+b_{n}=b_{1}\cdot\frac{q^{n}-1}{q-1},\;\forall n\geq 1 $$ dacă$$q= 1: S_{n}=b_{1}+b_{2}+...+b_{n}=n\cdot b_{1},\;\forall n\geq 1$$ Problema Să se calculeze suma
$$ S=1+\frac{1}{2}+\frac{1}{2^{2}}+...+\frac{1}{2^{100}} $$
R. Suma reprezinta suma primilor 101 termeni ai unei progresii geometrice în care b=1, q=1/2.
$$ S=S_{101}=1\cdot\frac{\left(\frac{1}{2}\right)^{101}-1}{\frac{1}{2}-1}=\frac{\left(\frac{1}{2}\right)^{101}-1}{-\frac{1}{2}}=2\cdot\left[1-\left(\frac{1}{2}\right)^{101}\right]. $$