Арифметична прогресія — це особливий вид числової послідовності, де кожен наступний член відрізняється від попереднього на сталу величину. У шкільному курсі математики та в тестах НМТ ця тема є фундаментальною, оскільки вона поєднує в собі чіткі алгебраїчні алгоритми та вміння моделювати реальні життєві ситуації. Вміння швидко визначати різницю прогресії та застосовувати формули суми дозволяє ефективно розв'язувати як прості тестові вправи, так і складні задачі на розрахунок вартості послуг, планування тренувань або аналіз фінансових накопичень.
На цій сторінці ми розберемо реальні завдання НМТ та ЗНО. Ви знайдете детальні пояснення до задач різних рівнів складності: від знаходження першого члена за відомим n-м до визначення параметрів прогресії у прикладних контекстах. Тут зібрано весь необхідний теоретичний мінімум: базові формули n-го члена, два способи обчислення суми перших n членів та характерну властивість середнього арифметичного для сусідніх елементів ряду.
1. Знаходження n-го члена арифметичної прогресії: аₙ = а₁ + (n - 1)d
2. Знаходження суми перших n членів арифметичної прогресії: Sₙ = 2a₁ + (n - 1)d2 · n або Sₙ = a₁ + aₙ2 · n
3. Співвідношення між трьома сусідніми членами прогресії: 2аₙ = аₙ₋₁ + аₙ₊₁
a₆ – a₁ = a₁ + (6 - 1)d - a₁ = 5d. Так як a₆ – a₁ = –30, то 5d = - 30, звідки d = - 30 : 5 = - 6. a₆ – a₄ = a₁ + (6 - 1)d - (a₁ + (4 - 1)d ) = a₁ + 5d - a₁ - 3d = 2d = 2 ∙ (-6) = - 12.
За умовою маємо арифметичну прогресію з а₁ = 6, d = 2. На 25 день студент запам’ятав a₂₅ = a₁ + d ∙ (25 - 1) = 6 + 2 ∙ 24 = 6 + 48 = 54 символів. За 25 днів студент запам’ятав S₂₅ = a₁ + a₂₅2 · 25 = 6 + 542 · 25 = 602 · 25 = 30 · 25 = 750.
Якщо записати перші кілька членів прогресії, то маємо: 27, 27 + 5 = 32, 32 + 5 = 37, 37 + 5 = 42, …. Тому членами прогресії є числа, що закінчуються на 7 або 2. В проміжку (60; 75) такими числами є 62, 67, 72. 62 + 67 + 72 = 201.
Завдання 4. Задано арифметичну прогресію (aₙ), у якій різниця d = 0,5, п’ятнадцятий член а₁₅ = 12. Визначте перший член прогресії а₁.
З формули для довільного члена арифметичної прогресії маємо:
а₁₅ = а₁ + 14d
12 = а₁ + 14 · 0,5
12 = а₁ + 7
а₁ = 5.
З рівності a₅ = a₄ + 3 маємо, що d = 3. Тоді з формули для довільного члена арифметичної прогресії маємо а₁₀ = а₁ + 9d = -4 + 9 · 3 = -4 + 27 = 23.
І спосіб.
Знайдемо з даної формули перші два члени прогресії: a₁ = 4 - 8 · 1 = 4 - 8 = -4; a₂ = 4 - 8 · 2 = 4 - 16 = -12. Тоді d = a₂ - a₁ = -12 - (-4) = -12 + 4 = -8.
ІІ спосіб.
Приведемо формулу n-го члена прогресії до стандартного виду: aₙ = 4 - 8n = 4 - 8(n - 1 + 1) = 4 - 8(n - 1) - 8 = -4 - 8(n - 1). Звідси, якщо порівнювати з формулою загального члена (aₙ = a₁ + d(n - 1)), маємо d = -8.
d = a₂ - a₁ = -1 - 4 = -5.
Тоді з формули aₙ = a₁ + d(n - 1), маємо aₙ = 4 - 5(n - 1) = 4 - 5n + 5 = 9 - 5n.
З формули aₙ = a₁ + d(n - 1), маємо aₙ = -21 + 1,5(n - 1). Шукаємо всі від'ємні члени прогресії, тобто aₙ < 0. Маємо лінійну нерівність:
-21 + 1,5(n - 1) < 0 (помножимо на 2)
-42 + 3(n - 1) < 0
-42 + 3n - 3 < 0
3n < 42 + 3
3n < 45
n < 45 : 3
n < 15.
Отже, щоб довільний член прогресії був від'ємний, його номер повинен бути менше 15, тобто таких членів 14.
d = a₂ - a₁ = 2,2 - 2,9 = -0,7.
Тоді з формули aₙ = a₁ + d(n - 1), маємо aₙ = 2,9 - 0,7(n - 1). З умови маємо, що aₙ має бути менше 0. Маємо лінійну нерівність:
2,9 - 0,7(n - 1) < 0 (помножимо на 10)
29 - 7(n - 1) < 0
29 - 7n + 7 < 0
-7n < -29 - 7
-7n < -36 (поділимо на -7, змінивши при цьому знак нерівності на протилежний)
n > 36 : 7
Оскільки 36 : 7 ≈ 5,1, то щоб довільний член прогресії був від'ємний, його номер повинен бути більше 5,1, тобто першим від'ємним, а отже найбільшим від'ємним членом буде шостий член прогресії. Знайдемо його: a₆ = 2,9 - 0,7(6 - 1) = 2,9 - 0,7 · 5 = 2,9 - 3,5 = -0,6.
З умови маємо арифметичну прогресію з першим членом 7 та різницею 2. Потрібно знайти суму 18 перших елементів. З формули Sₙ = 2a₁ + (n - 1)d2 · n маємо S₁₈ = 2 ·7 + (18 - 1) · 22 · 18 = 14 + 342 · 18 = 482 · 18 = 24 · 18 = 432.
1. Визначте шостий член цієї прогресії.
2. Визначте різницю a₄ - a₂.
1. За формулою a₆ = 5 - 3,6 · 6 = 5 - 21,6 = -16,6.
2. За формулою a₄ = 5 - 3,6 · 4 = 5 - 14,4 = -9,4; a₂ = 5 - 3,6 · 2 = 5 - 7,2 = -2,2. a₄ - a₂ = -9,4 - (-2,2) = -9,4 + 2,2 = -7,2.
1. Визначте сьомий член цієї прогресії.
2. Визначте різницю a₄ - a₁.
1. За формулою a₇ = 2,6 · 7 - 7 = 11,2.
2. За формулою a₄ = 2,6 · 4 - 7 = 3,4; a₁ = 2,6 · 1 - 7 = -4,4. a₄ - a₁ = 3,4 - (-4,4) = 3,4 + 4,4 = 7,8.
1. Визначте суму перших шести членів цієї прогресії.
2. Визначте четвертий член цієї прогресії.
1. За формулою S₆ = 5,2 - 0,8 · 62 · 6 = 5,2 - 4,82 · 6 = 0,42 · 6 = 0,4 · 3 = 1,2.
2. Знайдемо S₃ та S₄.
S₃ = 5,2 - 0,8 · 32 · 3 = 5,2 - 2,42 · 3 = 2,82 · 3 = 1,4 · 3 = 4,2.
S₄ = 5,2 - 0,8 · 42 · 4 = 5,2 - 3,22 · 4 = 22 · 4 = 4.
Оскільки S₄ = S₃ + a₄, то a₄ = S₄ - S₃ = 4 - 4,2 = -0,2.
1. Визначте різницю d цієї прогресії.
2. Визначте перший член а₁ цієї прогресії, якщо а₄ = 0,7.
1. З означення арифметичної прогресії слідує, що аₙ = аₖ + (n - k)d. Тоді а₆ = а₂ + 4d. За умовою а₂ = а₆ + 7,2. Підставимо це у попередній вираз. Маємо:
а₆ = а₆ + 7,2 + 4d
0 = 7,2 + 4d
4d = -7,2
d = -7,2 : 4
d = -1,8
2. Так як а₄ = а₁ + 3d, то маємо рівняння:
а₁ + 3 · (-1,8) = 0,7
а₁ - 5,4 = 0,7
а₁ = 5,4 + 0,7
а₁ = 6,1.
1. Визначте різницю d цієї прогресії.
2. Визначте перший член а₁ цієї прогресії, якщо її третій член а₃ = -1,8.
1. Так як аₙ = а₁ + (n - 1)d, то а₂ = а₁ + d, а₅ = а₁ + 4d, то а₂ - а₅ = а₁ + d - (а₁ + 4d) = а₁ + d - а₁ - 4d = -3d = 7,8, звідки d = 7,8 : (-3) = -2,6.
2. Так як а₃ = а₁ + 2d, то маємо рівняння:
а₁ + 2 · (-2,6) = -1,8
а₁ - 5,2 = -1,8
а₁ = 5,2 - 1,8
а₁ = 3,4.
Так як a₇ = a₁ + (7 - 1)d, то маємо рівняння 20 = 2 + 6d. Звідси d = 3. З формули Sₙ = 2a₁ + (n - 1)d2 · n маємо S₂₀ = 2 · 2 + (20 - 1) · 32 · 20 = 4 + 572 · 20 = 612 · 20 = 61 · 10 = 610.
Так як a₃ = a₁ + (3 - 1)d = a₁ + 2d і за умовою a₃ = 2a₁, то маємо рівняння a₁ + 2d = 2a₁. Звідси a₁ = 2d. З формули Sₙ = 2a₁ + (n - 1)d2 · n маємо S₅ = 2 · 2d + (5 - 1)d2 · 5 = 4d + 4d2 · 5 = 8d2 · 5 = 4d · 5 = 20d. За умовою ця сума дорівнює 190. Отже 20d = 190, звідки d = 190 : 20 = 9,5.
Маємо арифметичну прогресію з першим членом 450 та різницею d = 50. Визначимо, на якому тренуванні плавець уперше подолав 1000 м. З формули aₙ = a₁ + (n - 1)d, то маємо:
1000 = 450 + (n - 1) · 50
1000 = 450 + 50n - 50
1000 = 400 + 50n
50n = 600
n = 12. Знайдемо, скільки метрів проплив плавець за перші 12 днів. З формули Sₙ = a₁ + aₙ2 · n маємо S₁₂ = 450 + 10002 · 12 = 14502 · 12 = 1450 · 6 = 8700 м. Всього було 10 · 3 = 30 тренувань. Отже за перші 12 днів плавець проплив 8700 м, а за останні 30 - 12 = 18 тренувань він проплив 18 · 1000 = 18000 м. Всього він проплив 8700 + 18000 = 26700 м. Оскільки відповідь потрібно надати у км, то маємо 26700 : 1000 = 26,7 км.
Маємо арифметичну прогресію з першим членом 30 та різницею d = -3. З формули Sₙ = 2a₁ + (n - 1)d2 · n маємо S₈ = 2 · 30 - 3(8 - 1)2 · 8 = 60 - 212 · 8 = 392 · 8 = 39 · 4 = 156 коп. Оскільки відповідь потрібно надати у грн, то маємо 156 : 100 = 1,56 грн.
Маємо арифметичну прогресію з першим членом 11 та S₉ = 315.
З формули Sₙ = a₁ + aₙ2 · n маємо:
11 + a₉2 · 9 = 315
(11 + a₉) · 9 = 630
11 + a₉ = 630 : 9
11 + a₉ = 70
a₉ = 70 - 11
a₉ = 59.
Маємо арифметичну прогресію з четвертим членом 142 та сьомим членом 154. Потрібно знайти 11 член. Маємо a₄ = 142, a₇ = 154. Застосуємо формулу загального члена арифметичної прогресії і знайдемо різницю цих членів. Маємо a₇ - a₄ = a₁ + 6d - (a₁ + 3d) = a₁ + 6d - a₁ - 3d = 3d . Отже 3d = 154 - 142 = 12 і d = 4. Підставимо d у вираз a₁ + 3d = 142: a₁ + 3 · 4 = 142, звідки a₁ = 142 - 12 = 130. Підставимо отримані значення у формулу n-го члена арифметичної прогресії і маємо a₁₁ = a₁ + 10d = 130 + 10 · 4 = 130 + 40 = 170.
Оскільки для членів арифметичної прогресії правильна рівність 2aₙ = aₙ₋₁ + aₙ₊₁, то маємо: 2(3 - 5х) = x² - 4 + 2 - 3х. Розкриємо дужки:
6 - 10x = x² - 4 + 2 - 3х
x² - 4 + 2 - 3х - 6 + 10x = 0
x² + 7x - 8 = 0
D = 7² - 4 · 1 · (-8) = 49 + 32 = 81.
x₁ = -7 - √812 · 1 = -7 - 92 = -162 = -8
x₂ = -7 + √812 · 1 = -7 + 92 = 22 = 1
Від'ємне значення x = -8.
Коментарі
Арифметична: a1 + a6 = a2 + a5 = a3 + a4
Геометрична: b1 * b6 = b2 * b5 = b3 * b4