Ciąg arytmetyczny
W tym materiale zawarte są wiadomości na temat ciągów arytmetycznych. Poznasz podstawowe definicje, twierdzenia oraz przykładowe rozwiązania typowych zadań związanych z tym tematem. Swoją wiedzę będziesz mógł sprawdzić rozwiązując zamieszczone tu ćwiczenia.
Ciąg nazywamy arytmetycznym, jeżeli ma co najmniej wyrazy i każdy jego wyraz, począwszy od drugiego, jest sumą wyrazu poprzedniego i pewnej ustalonej liczby. Liczbę tę nazywamy różnicą ciągu i oznaczamy ją .
Jeśli więc ciąg jest skończony i ma wyrazów, to dla dowolnej liczby całkowitej . Jeśli natomiast ciąg jest nieskończony, to dla dowolnej liczby całkowitej .
Zauważmy, że jeżeli znamy , czyli pierwszy wyraz ciągu arytmetycznego, oraz różnicę tego ciągu, to możemy wyznaczyć dowolny wyraz tego ciągu.
Wystarczy zatem do pierwszego wyrazu dodać razy różnicę tego ciągu. Otrzymaliśmy w ten sposób wzór na –ty wyraz ciągu arytmetycznego.
Każdy wyraz ciągu arytmetycznego o różnicy jest równy .
Zależność między dwoma kolejnymi wyrazami ciągu arytmetycznego, a więc równość możemy też zapisać w postaci równoważnej .
Sprawdź, czy nieskończony ciąg określony wzorem ogólnym jest ciągiem arytmetycznym. Jeżeli tak, to oblicz jego różnicę.
Zbadamy różnicę dwóch kolejnych wyrazów ciągu . Wyznaczmy najpierw
Wtedy
Otrzymana różnica jest stała (nie zależy od ), co oznacza, że rozważany ciąg jest arytmetyczny, a otrzymana liczba to właśnie różnica tego ciągu.
Zauważmy, że
Wzór na –ty wyraz to , co jest zgodne z tym, że .
Pierwszy wyraz ciągu arytmetycznego jest równy , a różnica tego ciągu jest równa . Oblicz dziesiąty oraz trzydziesty drugi wyraz tego ciągu.
Korzystając ze wzoru na –ty wyraz ciągu arytmetycznego, mamy
Piąty wyraz pewnego ciągu arytmetycznego jest równy , a siódmy wyraz tego ciągu jest równy . Podaj wyraz jedenasty tego ciągu.
Obliczymy jedenasty wyraz ciągu dwoma sposobami.
Sposób :
Zapiszemy, korzystając ze wzoru na –ty wyraz ciągu arytmetycznego, wyrazy i :
oraz
Otrzymujemy układ równań z dwiema niewiadomymi i :
Rozwiążmy ten układ:
Możemy teraz, ponownie stosując wzór na –ty wyraz ciągu arytmetycznego, obliczyć wyraz jedenasty:
sposób :
Zauważmy, że wyraz siódmy różni się od piątego wyrazu o , gdyż oraz .
Zatem . Szukany wyraz jedenasty różni się od wyrazu siódmego o . Zatem
Zwróćmy uwagę, że każdy ciąg arytmetyczny jest monotoniczny.
Jeżeli różnica ciągu arytmetycznego jest dodatnia, to ciąg ten jest rosnący. Jeżeli różnica ciągu arytmetycznego jest ujemna, to ciąg ten jest malejący. Jeżeli różnica ciągu arytmetycznego jest równa zero, to ciąg jest stały i jego wszystkie wyrazy są równe .
Zauważmy, że każdy punkt wykresu ciągu arytmetycznego leży na prostej o równaniu , czyli , gdzie oraz (różnica i pierwszy wyraz ciągu) to ustalone dla danego ciągu liczby. Współczynnik kierunkowy tej prostej jest równy różnicy ciągu. Tak więc ciąg jest:
rosnący, gdy rosnąca jest funkcja liniowa, której wykresem jest ta prosta, a więc gdy współczynnik kierunkowy tej prostej jest dodatni, czyli ;
malejący, gdy malejąca jest funkcja liniowa, której wykresem jest ta prosta, a więc gdywspółczynnik kierunkowy tej prostej jest ujemny, czyli ;
stały, gdy stała jest funkcja liniowa, której wykresem jest ta prosta, a więc gdy współczynnik kierunkowy tej prostej jest równy zero, czyli .
Ciąg jest arytmetyczny oraz i . Oblicz pierwszy wyraz oraz różnicę ciągu .
Ze wzoru na –ty wyraz ciągu arytmetycznego możemy zapisać wyrazy , i w zależności od i .
Możemy wtedy zapisać równanie , podane w treści zadania, w postaci .
Stąd .
Podobnie możemy zapisać równanie w postaci .
W ten sposób otrzymujemy równanie z jedną niewiadomą
Przekształcamy je w sposób równoważny
Obliczamy wyróżnik tego równania .
Zatem równanie to ma dwa rozwiązania oraz .
To oznacza, że istnieją dwa ciągi arytmetyczne, których wyrazy spełniają podane w treści zadania warunki.
Gdy , to , a gdy , to .
Połącz w pary wzór ogólny ciągu z odpowiednimi wartościami i . Możliwe odpowiedzi: 1. , , 2. , , 3. , , 4. , , 5. , , 6. , Możliwe odpowiedzi: 1. , , 2. , , 3. , , 4. , , 5. , , 6. , Możliwe odpowiedzi: 1. , , 2. , , 3. , , 4. , , 5. , , 6. , Możliwe odpowiedzi: 1. , , 2. , , 3. , , 4. , , 5. , , 6. , Możliwe odpowiedzi: 1. , , 2. , , 3. , , 4. , , 5. , , 6. , Możliwe odpowiedzi: 1. , , 2. , , 3. , , 4. , , 5. , , 6. ,
Połącz w pary wzór ogólny ciągu arytmetycznego z odpowiednimi wartościami i .
<span aria-label="a indeks dolny, jeden, równa się, pięć, przecinek, r, równa się, początek ułamka, jeden, mianownik, dwa, koniec ułamka" role="math"><math><msub><mi>a</mi><mn>1</mn></msub><mo> </mo><mo>=</mo><mn>5</mn><mo>,</mo><mo> </mo><mo> </mo><mo> </mo><mi>r</mi><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac></math></span>, <span aria-label="a indeks dolny, jeden, równa się, początek ułamka, jeden, mianownik, dwa, koniec ułamka, przecinek, r, równa się, pięć" role="math"><math><msub><mi>a</mi><mn>1</mn></msub><mo> </mo><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><mo>,</mo><mo> </mo><mo> </mo><mo> </mo><mi>r</mi><mo>=</mo><mn>5</mn></math></span>, <span aria-label="a indeks dolny, jeden, równa się, początek ułamka, jeden, mianownik, dwa, koniec ułamka, przecinek, r, równa się, minus, pięć" role="math"><math><msub><mi>a</mi><mn>1</mn></msub><mo> </mo><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><mo>,</mo><mo> </mo><mo> </mo><mo> </mo><mi>r</mi><mo>=</mo><mo>-</mo><mn>5</mn></math></span>, <span aria-label="a indeks dolny, jeden, równa się, minus, pięć, przecinek, r, równa się, minus, początek ułamka, jeden, mianownik, dwa, koniec ułamka" role="math"><math><msub><mi>a</mi><mn>1</mn></msub><mo> </mo><mo>=</mo><mo>-</mo><mn>5</mn><mo>,</mo><mo> </mo><mo> </mo><mo> </mo><mi>r</mi><mo>=</mo><mo>-</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac></math></span>, <span aria-label="a indeks dolny, jeden, równa się, minus, pięć, przecinek, r, równa się, początek ułamka, jeden, mianownik, dwa, koniec ułamka" role="math"><math><msub><mi>a</mi><mn>1</mn></msub><mo> </mo><mo>=</mo><mo>-</mo><mn>5</mn><mo>,</mo><mo> </mo><mo> </mo><mo> </mo><mi>r</mi><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac></math></span>, <span aria-label="a indeks dolny, jeden, równa się, pięć, przecinek, r, równa się, minus, początek ułamka, jeden, mianownik, dwa, koniec ułamka" role="math"><math><msub><mi>a</mi><mn>1</mn></msub><mo> </mo><mo>=</mo><mn>5</mn><mo>,</mo><mo> </mo><mo> </mo><mo> </mo><mi>r</mi><mo>=</mo><mo>-</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac></math></span>
Które z poniższych wykresów przedstawiają wykres ciągu arytmetycznego?
Połącz w pary ciąg arytmetyczny z odpowiadającą mu różnicą.
<span aria-label="nawias, dwa początek ułamka, jeden, mianownik, trzy, koniec ułamka, przecinek, cztery początek ułamka, jeden, mianownik, trzy, koniec ułamka, przecinek, sześć początek ułamka, jeden, mianownik, trzy, koniec ułamka, przecinek, osiem początek ułamka, jeden, mianownik, trzy, koniec ułamka, przecinek, wielokropek, zamknięcie nawiasu" role="math"><math><mfenced><mrow><mn>2</mn><mfrac><mn>1</mn><mn>3</mn></mfrac><mo>,</mo><mn>4</mn><mfrac><mn>1</mn><mn>3</mn></mfrac><mo>,</mo><mn>6</mn><mfrac><mn>1</mn><mn>3</mn></mfrac><mo>,</mo><mn>8</mn><mfrac><mn>1</mn><mn>3</mn></mfrac><mo>,</mo><mo>…</mo></mrow></mfenced></math></span>, <span aria-label="nawias, pięć początek ułamka, jeden, mianownik, dwa, koniec ułamka, przecinek, trzy początek ułamka, jeden, mianownik, dwa, koniec ułamka, przecinek, jeden początek ułamka, jeden, mianownik, dwa, koniec ułamka, przecinek, minus, początek ułamka, jeden, mianownik, dwa, koniec ułamka, przecinek, wielokropek, zamknięcie nawiasu" role="math"><math><mfenced><mrow><mn>5</mn><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><mo>,</mo><mn>3</mn><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><mo>,</mo><mn>1</mn><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><mo>,</mo><mo>-</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><mo>,</mo><mo>…</mo></mrow></mfenced></math></span>, <span aria-label="nawias, trzy początek ułamka, jeden, mianownik, trzy, koniec ułamka, przecinek, trzy początek ułamka, pięć, mianownik, sześć, koniec ułamka, przecinek, cztery początek ułamka, jeden, mianownik, trzy, koniec ułamka, przecinek, cztery początek ułamka, pięć, mianownik, sześć, koniec ułamka, przecinek, wielokropek, zamknięcie nawiasu" role="math"><math><mfenced><mrow><mn>3</mn><mfrac><mn>1</mn><mn>3</mn></mfrac><mo>,</mo><mn>3</mn><mfrac><mn>5</mn><mn>6</mn></mfrac><mo>,</mo><mn>4</mn><mfrac><mn>1</mn><mn>3</mn></mfrac><mo>,</mo><mn>4</mn><mfrac><mn>5</mn><mn>6</mn></mfrac><mo>,</mo><mo>…</mo></mrow></mfenced></math></span>, <span aria-label="nawias, pięć początek ułamka, jeden, mianownik, sześć, koniec ułamka, przecinek, cztery początek ułamka, pięć, mianownik, sześć, koniec ułamka, przecinek, cztery początek ułamka, jeden, mianownik, dwa, koniec ułamka, przecinek, cztery początek ułamka, jeden, mianownik, sześć, koniec ułamka, przecinek, wielokropek, zamknięcie nawiasu" role="math"><math><mfenced><mrow><mn>5</mn><mfrac><mn>1</mn><mn>6</mn></mfrac><mo>,</mo><mn>4</mn><mfrac><mn>5</mn><mn>6</mn></mfrac><mo>,</mo><mn>4</mn><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><mo>,</mo><mn>4</mn><mfrac><mn>1</mn><mn>6</mn></mfrac><mo>,</mo><mo>…</mo></mrow></mfenced></math></span>, <span aria-label="nawias, cztery początek ułamka, jeden, mianownik, dwa, koniec ułamka, przecinek, cztery początek ułamka, pięć, mianownik, sześć, koniec ułamka, przecinek, pięć początek ułamka, jeden, mianownik, sześć, koniec ułamka, przecinek, pięć początek ułamka, jeden, mianownik, dwa, koniec ułamka, przecinek, wielokropek, zamknięcie nawiasu" role="math"><math><mfenced><mrow><mn>4</mn><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><mo>,</mo><mn>4</mn><mfrac><mn>5</mn><mn>6</mn></mfrac><mo>,</mo><mn>5</mn><mfrac><mn>1</mn><mn>6</mn></mfrac><mo>,</mo><mn>5</mn><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><mo>,</mo><mo>…</mo></mrow></mfenced></math></span>, <span aria-label="nawias, trzy początek ułamka, jeden, mianownik, dwa, koniec ułamka, przecinek, trzy przecinek dwa początek ułamka, jeden, mianownik, dwa, koniec ułamka, przecinek, dwa, przecinek, wielokropek, zamknięcie nawiasu" role="math"><math><mfenced><mrow><mn>3</mn><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><mo>,</mo><mn>3</mn><mo>,</mo><mn>2</mn><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><mo>,</mo><mn>2</mn><mo>,</mo><mo>…</mo></mrow></mfenced></math></span>
2 | |
-2 | |
Rozważmy ciąg trójkątów równobocznych, których długości boków tworzą ciąg arytmetyczny. Odpowiedz na poniższe pytania.
a. Czy obwody tych trójkątów tworzą ciąg arytmetyczny?
b. Czy pola tych trójkątów tworzą ciąg arytmetyczny?
Wykaż, że jeżeli cyfry liczby trzycyfrowej tworzą ciąg arytmetyczny, to liczba ta jest podzielna przez .
Wykaż, że jeżeli w ciągu arytmetycznym prawdziwe są zależności oraz dla , to różnica tego ciągu jest równa .
Zapoznaj się z poniższym apletem i wykonaj polecenia.