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83 TEMA 24 PROGRESSÕES ARITMÉTICAS Uma seqüência muito útil é a seqüência arit- mética, que possui domínio infinito. Essa se- qüência é conhecida, no âmbito do Ensino Médio, como uma Progressão Aritmética. Encontramos freqüentemente grandezas que sofrem variações iguais em intervalos de tem- po iguais. Veja, por exemplo, o seguinte pro- blema: Uma empresa produziu, no ano 2000, 100 mil unidades de um certo produto. Quantas unidades produzirá, anualmente, de 2000 a 2005, se o aumento anual de produção for estabelecido em 20 mil unidades? Esquematizando o problema da seguinte for- ma, teremos: • Produção em 2000: 100 mil unidades. • Produção em 2001 = produção em 2000 + 20 mil unidades = 100 mil unidades +20 mil unidades = 120 mil unidades. • Produção em 2002 = produção em 2001 + 20 mil unidades = 120 mil unidades + 20 mil unidades = 140 mil unidades. • Produção em 2003 = produção em 2002 + 20 mil unidades = 140 mil unidades + 20 mil unidades = 160 mil unidades. • Produção em 2004 = produção em 2003 + 20 mil unidades = 160 mil unidades + 20 mil unidades = 180 mil unidades. • Produção em 2005 = produção em 2004 + 20 mil unidades = 180 mil unidades + 20 mil unidades = 200 mil unidades. Nessas condições, a produção nesse período será representada pela seqüência (100 mil, 120 mil, 140 mil, 160 mil, 180 mil, 200 mil). Notamos que, nessa seqüência, cada termo, a partir do segundo, é obitido do anterior soman- do-se a este um número fixo 20 mil. Seqüência desse tipo são chamadas de pro- gressões aritméticas. O aumento de cada termo para o seguinte é sempre o mesmo e é chamado de razão da progressão. Definição Progressão Aritmética (PA) é toda seqüência de números reais na qual a diferença entre cada termo (a partir do segundo) e o termo anterior é constante. Essa diferença constante é chamada de razão da progressão e é repre- sentada por r. Notação para a PA: (a1, a2, a3, ..., an, ....) ou C = (a1, a2, a3, ..., an, ....) Exemplos: 1. A seqüência de números reais, dada por (2,4,6,8,...,2n,....) com n∈N é uma PA de razão r = 2 2. A seqüência de números reais, dada por (1,3,....,2n − 1,....) com n∈N é uma PA de razão r = 2 Na seqüência, apresentamos os elementos bási- cos de uma Progressão Aritmética da forma: (a1,a2,a3,....,an,....) 1. n indica uma posição na sequência. n é o índice para a ordem do termo geral an na seqüência. 2. an é o n-ésimo termo da PA, que se lê a índice n. 3. a1 é o primeiro termo da PA, que se lê a índice 1. 4. a2 é o segundo termo da PA, que se lê a índice 2. 5. r é a razão da PA, e é possível observar que an = a1 + r, a3 = a2 + r, .........., an = an − 1 + r, .......... A razão de uma Progressão Aritmética pode ser obtida subtraindo o termo anterior (antecedente) Matemática Elementar III – Progressões Aritméticas 84 UEA – Licenciatura em Matemática do termo posterior (conseqüente), ou seja: a2 − a1 = a3 − a2 = a4 − a3 = .... = an = an − 1 + r Progressão Aritmética finita – Surge aqui o conceito de Progressão Aritmética finita: é uma coleção finita de números reais com as mes- mas características que uma da Progressão Aritmética. Tal progressão pode ser demonstrada por: C = (a1,a2,a3,....,an,....,am − 1,am) ou (a1,a2,a3,....,an,....,am − 1,am) Na seqüência, apresentamos os elementos básicos de uma Progressão Aritmética da forma: C = (a1,a2,a3,....,an,....,am − 1,am) 1. m é o número de termos da PA. 2. n indica uma posição na sequência. n é o índice para a ordem do termo geral an no conjunto C. 3. an é o n-ésimo termo da PA, que se lê a índice n. 4. a1 é o primeiro termo da PA, que se lê a índice 1. 5. a2 é o segundo termo da PA, que se lê a índice 2. 6. am é o último elemento da PA. 7. r é a razão da PA, e é possível observar que: a2 = a1 + r, a3 = a2 + r, .........., an = an − 1 + r, ........, an = am − 1 + r 8. A razão de uma Progressão Aritmética po- de ser obtida subtraindo o termo anterior (antecedente) do termo posterior (conse- qüente), ou seja: a2 − a1 = a3 − a2 = a4 − a3 = .... = an − an − 1 = r Observação: Trataremos, aqui, uma Progressão Aritmética finita como sendo uma PA. 1. A PA definida por C = (2,5,8,11,14) possui ra- zão r = 3, pois: 2 + 3 = 5, 5 + 3 = 8, 8 + 3 = 11, 11 + 3 = 14 2. A PA definida por M = (1,2,3,4,5) possui razão r = 1, pois: 1 + 1 = 2, 2 + 1 = 3, 3 + 1 = 4, 4 + 1 = 5 3. A PA definida por M) = (3,6,9,12,15,18) possui razão r = 3, pois: 6 − 3 = 9 − 6 = 12 − 9 = 15 − 12 = 3 4. A PA definida por M = (0,4,8,12,16) possui razão r = 4, pois: 4 − 0 = 8 − 4 = 12 − 8 = 16 − 12 = 4 PARA EXERCITAR 1. Qual a razão em cada uma das progressões aritméticas abaixo? a) (1, 2, 3, 4, ... ) b) (10, 17, 24, ... ) c) (−5, −4, −3, ...) d) (10, 1, −8, ...) e) (−5, −10, −15, ...) f) (1/2, 1, 3/2, ...) g) ( x, x + 2, x + 4, ...) Média aritmética Dados n números reais x1, x2, x3, ..., xn, defini- mos a média aritmética entre esses números, denotada pela letra x com um traço sobre ela, x−, como a divisão entre a soma desses números e o número de elementos: Na Progressão Aritmética, cada termo é a mé- dia aritmética entre o antecedente e o conse- qüente do termo tomado, daí a razão de tal denominação para este tipo de seqüência. 1. Dada a PA (2, x, 10, y, 18, 22, z, 30), calcule x; y; z. Solução: 2. Determine x para que a seqüência (3x − 4; x + 12; 9x − 12) forme uma PA Solução: PARA EXERCITAR 1. Determinar x na PA 2. Calcule o valor x em cada caso: a) b) TEMA 25 FÓRMULA DO TERMO GERAL DE UMA PA Consideremos a PA com razão r, definida por P = {a1,a2,a3,....,an − 1,an,....} Observamos que: a1 = a1 = a1 + 0r a2 = a1 + r = a1 + 1r a3 = a2 + r = a1 + 2r a4 = a3 + r = a1 + 3r ................ an = an − 1 + r = a1 + (n − 1)r e obtemos a fórmula do termo geral da PA: an = a1 + (n − 1)r Com o material apresentado, podemos obter qualquer termo de uma Progressão Aritmética (PA), sem precisar escrevê-la completamente. 1. Seja a PA com razão r = 5, dada por C = {3,8,....,a30,....,a100}. O trigésimo e o centésimo termos desta PA podem ser obtidos, substituin- do os dados da PA na fórmula do termo geral an = a1 + (n − 1)r. Assim: a30 = 3 + (30 − 1)3 = 90 e a100 = 3 + (100 − 1)3 = 300 2. Sendo a7 = 21 e a9 = 27 termos de PA, deter- mine sua razão: Solução: Sendo a7 = a1 + (7 − 1)r ⇒ 21 = a1 + 6r a9 = a1 + (9 − 1)r ⇒ 27 = a1 + 8r Note que temos duas incógnitas (a1 e r) e duas equações, ou seja, temos um sistema de equa- ções. Vamos isolar o a1 na primeira equação e substituir na segunda: 85 Matemática Elementar III – Progressões Aritméticas 86 UEA – Licenciatura em Matemática a1 = 21 − r agora, substtituindo na segunda 27 = (21 − 6r) + 8r 27 = 21 + 2r ⇒ 27 − 21 = 2r 6 = 2r ⇒ = r ⇒ r = 3 3. Determinar o quinto termo da PA definida por C={a + b, 3a − 2b,...}. Solução: Temos que a1 = a+b, a2 = 3a − 2b e a razão é r = (3a − 2b) − (a+b) = 2a − 3b. Substituindo na fórmula do termo geral, obtemos a5 = a + b + (5 − 1)(2a − 3b) = a + b + 8a − 12b = 9a − 11b Assim, o quinto termo é a5 = 9a − 11b. 4. Um garoto, dentro de um carro em movimen- to, observa a numeração das casas do outro lado da rua, começando por 2, 4, 6, 8. De repente, passa um ônibus em sentido con- trário, obstruindo a visão do garoto de forma que quando ele voltou a ver a numeração, já estava em 22. a) Pode-se afirmar que a sequência de números é uma sequência aritmética? Por quê? b) Quantos números o garoto deixou de ver? Solução: a) Sim, pois temos que o primeiro número que o garoto vê é 2, que chamaremos de a1, o segundo é a2 = 4, o terceiro é a3=6, ... E podemos observar que a2 − a1 = a3 − a2 = a4 − a3 = 2. Logo concluímos que a numeração que o garoto vê está na forma de uma Progressão Aritmética de razão r = 2. b) Para saber quantos números o garoto ficou sem ver, basta calcular os termos da PA e subtrair pelos termos que o garoto já tinha visto. Assim, 22 = 2 + (n − 1)2 = 11, logo n = 11 portanto a PA possui 11 termos até o nú- mero 22. Subtraindoo total de termos da PA pelos termos já vistos, obtemos: 11 − 5 = 6 Assim, o garoto ficou sem ver a numeração de seis casas. 5. Para inserir todos os múltiplos de 5, que estão entre 21 e 623, montaremos uma tabela. Solução: Aqui, o primeiro múltiplo de 5 é a1 = 25, o últi- mo múltiplo de 5 é an = 620 e a razão é r = 5. Substituindo os dados na fórmula an = a1 + (n − 1)r, obteremos 620 = 25 + (n − 1)5 de onde segue que n=120, assim o número de múlti- plos de 5 entre 21 e 623, é igual a 120. Sendo assim, temos que a PA procurada será C5 =( 25, 30, 35, ..., 615, 620 ) 6. Quantos múltiplos de 3 existem entre 100 e 500? Temos que o primeiro múltiplo de 3 maior que 100 é a1 = 102 Solução: O último múltiplo de 3 pertencente ao intervalo dado é 498, que indicaremos por an, pois não conhecemos sua posição na seqüência. Assim, an = 498 Retomando, queremos determinar o número de termos (n) da seqüência (102,105,...,498). Pelo termo geral da P.A., temos: an = a1 + (n − 1)r ⇒ 498 = 102 + (n − 1).3 ⇒ n = 3 7. Calcular o número de termos da PA definida por (5,10,...,785 ). Solução: Como a1=5, an=785 e r=5, então, 785 = 5+(n − 1)5 = 5n, logo, n = 157. Portanto o número de termos desta PA de razão r = 5 entre 5 e 785 é igual a 157. 21 25 30 ... 615 620 623 a1 a2 ... an − 1 an 87 1. (MACK–SP) O trigésimo primeiro termo de uma progressão aritmética de primeiro termo 2 e razão 3 é: a) 63; b) 65; c) 92; d) 95; e) 98. 2. (FEI–SP) A razão de uma PA de 10 termos, cujo primeiro termo é 42 e o último é –12, vale: a) −5; b) −9; c) −6; d) −7; e) 0. 3. O termo geral de uma PA é dado por an = 2n – 1. Então, o terceiro termo da PA vale: a) 2; b) 3; c) 5; d) 6; e) 4. 4. (MACK–SP) O produto das raízes da equação x² + 2x − 3 = 0 é a razão de uma PA de primeiro termo 7. O 100.o termo dessa PA é: a) −200; b) −304; c) −290; d) −205; e) −191. 5. (PUC–PR) Se em uma PA de 7 termos, de razão K, retirarmos o segundo, terceiro, quinto e sexto termos, a sucessão restante é uma PA de razão: a) k; b) 2k; c) k/2; d) 3k; e) 5k. 6. O número de termos n de uma PA finita, cujo primeiro termo é 1, o último 17 e cuja razão é r = n − 1, vale: a) 4; b) 5; c) 7; d) 8; e) 12. 7. Numa PA de n termos e razão r, temos a1= − 2/15, an = 2/3 e r . n = 1. Então, r e n valem, respectivamente: a) 1/5 e 5; b) 1/3 e 3; c) 1/6 e 6; d) 1/7 e 7; e) 1/9 e 9. 8. (UFPA) Numa progressão aritmética, temos a7 = 5 e a15 = 61. Então, a razão pertence ao intervalo: a) [8,10]; b) [6,8[; c) [4,6[; d) [2,4[; e) [0,2[. 9. A razão de uma PA, na qual a3 + a5 = 20 e a4 + a7 = 29, vale: a) 3; b) 5; c) 7; d) 9; e) 11. 10. (FGV–SP) A soma do 4.º e 8.º termos de PA é 20; o 31.º termo é o dobro do 16.º termo. Determine a PA: a) (−5, −2, 1, ...) b) (5, 6, 7, ...) c) (0, 2, 4, ...) d) (0, 3, 6, 9, ...) e) (1, 3, 5, ...) 11. A soma do 2.º e do 4.º termos de uma PA é 15 e a soma do 5.º e 6.º termos é 25. Então, o 1.º termo e a razão valem respectivamente: a) 7/3 e 3; b) 7/4 e 4; c) 7/2 e 2; d) 7/5 e 5; e) 7/6 e 6. 12. (PUC–PR) Calculando o número de termos de uma PA, onde o primeiro termo é 0,5 , o último termo é 45,5 e a razão é 1,5, obtém-se: a) 45; b) 38; c) 43; d) 31; e) 57. Matemática Elementar III – Progressões Aritméticas 13. (UFRS) O número de múltiplos de 7 entre 50 e 1206 é: a) 53; b) 87; c) 100; d) 165; e) 203. 14. (FAAT) A quantidade de números compreendi- dos entre 1 e 5000, que são divisíveis por 3 e 7, é: a) 138; b) 238; c) 137; d) 247; e) 157. TEMA 26 PA MONÓTONA Progressões Aritméticas Monótonas Quanto à monotonia, uma PA pode ser: 1. Crescente: se para todo n ≥ 1: r > 0, an < an + 1 2. Constante: se para todo n ≥ 1: r = 0, an + 1 = an 3. Decrescente: se para todo n ≥ 1: r = 0, an + 1 < an Exemplos: Exemplo 1: A PA definida por C = (2,4,6,8,10,12) é cres- cente, pois r = 2 e, além disso, a1 < a2 < ... < a5 < a6. Exemplo 2: A PA finita G=(2,2,2,2,2) é constante. Exemplo 3: A PA definida por (2,0,−2,−4,−6) é decrescente com razão r = −2 e a1 > a2 > ... > a4 > a5. 88 UEA – Licenciatura em Matemática PARA EXERCITAR 1. Verificar se as progressões abaixo são PA. Quando for, diga se é crescente ou decres- cente: a) (100, 101, 109, 110, 119, 120...) b) (10, 20, 30, 40, 50, 60...) c) (−15, −10, −5, 0, 5, 10...) d) (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10...) e) (10, 6, 2, −2, −6...) f) (16, 25, 36, 43, 52, 61...) 2. Em uma PA com m termos, mostrar que a ra- zão r pode ser escrita na forma . TEMA 27 EXTREMOS E MEIOS EM UMA PA Em uma Progressão Aritmética (finita) dada por C = (a1,a2,a3,....,am), os termos a1 e am são denominados extremos enquanto os demais: a2, a3, ..., am − 2, am − 1 são os meios aritméticos. Exemplo: Na PA definida por C=(1,3,5,7,9,11), os núme- ros 1 e 11 são os extremos, e os números 3, 5, 7 e 9 são os meios aritméticos. Termos eqüidistantes dos extremos Em uma PA com m termos, dois termos são eqüidistantes dos extremos se a soma dos seus índices é igual a m+1 e, sob essas con- dições, são eqüidistantes dos extremos os pa- res de termos a1 e am, a2 e am − 1, a3 e am − 2, ... Se a PA possui um número de termos m que é par, temos pares de termos eqüidistantes dos extremos. Exemplos: Exemplo 1: A PA definida por C = (4,8,12,16,20,24), possui um número par de termos, e os extremos são a1 = 4 e a6 = 24, assim: a2 + a5 = 8 + 20 = 28 = a1 + a6 a3 + a4 = 12 + 16 = 28 = a1 + a6 a4 + a3 = 16 + 12 = 28 = a1 + a6 a5 + a2 = 20 + 8 = 28 = a1 + a6 Se o número m de termos é impar, temos pares de termos eqüidistantes e ainda teremos um termo isolado de ordem que é eqüidistante dos extremos. a1 a2, a3, ..., am − 2, am − 1 am meios aritméticos 89 Matemática Elementar III – Progressões Aritméticas 90 UEA – Licenciatura em Matemática Exemplo 2: Na PA C = (1,3,5,7,9) os números 1 e 9 são os extremos da PA, e os números 3, 5 e 7 são os meios da PA. O par de termos eqüidistantes dos extremos é formado por 3 e 7, e, além disso, o número 5 que ficou isolado também é eqüidistante dos extremos. Exemplo 3: A PA definida por C=(4,8,12,16,20) possui um número ímpar de termos, e os extremos são a1 = 4 e a5 = 20, logo a2 + a4 = 8 + 16 = 24 = a1 + a5 a3 + a3 = 12 + 12 = 24 = a1 + a5 a4 + a2 = 16 + 8 = 24 = a1 + a5 TEMA 28 REPRESENTAÇÃO PRÁTICA DOS TERMOS DE UMA PA Para facilitar a resolução de alguns problemas em PA, utilizaremos as seguintes notações : a) três termo em P.A.: (x−r, x, x+r) b) quatro termos em P.A.: (x, x+r, x+2r, x+3r) c) cinco termos em P. A.: (x−2r, x−r, x, x+r, x+2r) 1. Dividir 195 em três partes que formem uma progressão aritmética, de modo que a terceira exceda a primeira de 120. Solução: A escolha de três elementos em PA deve ser: x – r, x e x + r. Como o problema requer a divisão de 195 em três partes, então a soma de (x - r) + x + (x + r) = 195 e portanto 3x = 195, o que dá x = 65. Como também o terceiro termo é igual ao primeiro mais 120, temos: x + r = x – r + 120 e daí x + r – x + r = 120 ou 2r = 120 ou r = 60. Logo, o primeiro termo x – r é 65 – 60 = 5, o segundo é 65 e o terceiro x + r é 65 + 60 = 125. As três partes de 195 são 5, 65 e 125. 2. Obter uma PA de três termos cuja soma é igual a 12 e cujo produto seja igual a 60. Solução: Representando os termos em PA, temos (x − r, x, x + r), logo, x − r +x + x + r = 12 ⇒ 3x = 12 ⇒ x = 4 91 (x − r).x.(x + r) = 60 ⇒ x(x2 − r2) = 60 ⇒ ⇒ 4 = 4(42 − r2) = 60 ⇒ 42 − r2 = 15 ⇒ −r2 = −1 ⇒ r = ± 1 Assim, obtivemos duas soluções: (3,4,5) para x = 4 e r = 1 e (5,4,3,) para x = 4 e r = −1. 3. A soma dos cinco termos consecutivos de uma PA crescente é 15, e o produto dos extremos é igual a 5. Determinar esses termos. Solução: Representando os cinco termos em PA, temos: (x − 2r, x − r, x, x + r, x + 2r), logo, x − 2r + x − r + x + x +r + x + 2r = 15 ⇒ 5x = 15 ⇒ x = 3 (x − 2r).(x + 2r) = 5 ⇒ x2 − 4r2 = 5 ⇒ ⇒ 32 − 4r2 = 15 ⇒ 9 − 4r2 = 15 ⇒ r2 = 1 ⇒ r = ± 1 Comoa PA é crescente, r = 1. Assim, a solu- ção é: PA (1,2,3,4,5) PARA EXERCITAR 1. Determine três números em PA, sabendo que o elemento central é 4 e o produto entre eles é 28. 2. A soma dos quadrados de três números em PA crescente é igual a 116, e o produto dos ter- mos extremos é 32. Qual é a PA? 3. Encontre cinco números em PA, cuja soma seja 30, e o produto do primeiro pelo terceiro seja 18. 4. Escreva cinco números em PA, sabendo que a soma dos termos extremos é 18 e o produto do segundo pelo quarto termo é igual a 56. 5. As medidas dos lados de um triângulo retângu- lo estão em PA, de razão 3. Qual a hipotenusa? 6. Uma dívida deve ser paga em três prestações, de forma que esses valores estejam em PA. Sabendo que a 3.a prestação deve ter R$ 100,00 a mais do que a 1.a e que a soma das duas últimas deve ser igual a R$ 1050,00, determine o valor da divida. 7. Uma ancião pediu a um matemático que o aju- dasse a resolver o seguinte problema de he- rança: A quantia de 1800 U.M. (unidades monetárias) deveria ser dividida entre seus quatro filhos, de modo que as quantias distribuídas estivessem em PA e fossem proporcionais às idades dos filhos. O ancião, porém, esqueceu as idades de dois de seus filhos, lembrando apenas que o menor tem seis anos e que o maior, 66 anos. Como será dividida a herança? Determine tam- bém a idade dos outros dois filhos. Matemática Elementar III – Progressões Aritméticas 92 UEA – Licenciatura em Matemática TEMA 29 INTERPOLAÇÃO ARITMÉTICA Interpolar k meios aritméticos entre os núme- ros a e b significa obter uma PA com k+2 ter- mos cujos extremos são a e b, sendo que a é o primeiro termo, e b é o (último) termo de ordem k+2. Para realizar a interpolação, basta determinar a razão da PA. 1. Para interpolar 6 meios aritméticos entre a = −9 e b = 19, é o mesmo que obter uma PA tal que a1 = −9, am = 19 e m = 8. Como , então e assim a PA C = ( −9, −5, −1, 3, 7, 11, 15, 19 ) 2. Interpolar 10 meios aritméticos entre 5 e 38: Solução: Para interpolar 10 números entre 5 e 38, teremos: 5 __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ 38 Isso quer dizer que a PA terá 12 termos, então: a1 = 5 e a12 = 538 r = ?, logo, a12 = a1 + (12 − 1)r 38 = 5 + 11r 38 − 5 = 11r 33 = 11r ⇒ ⇒ r = 3 Dessa forma, os meios aritméticos procurados são 8,11,14,17,20,23,26,29,32 e 35 4. Quantos meios devemos interpolar entre 112 e 250 para termos uma PA de razão 23? Solução: Temos, a1 = 112, an = 250 e r = 23, logo, an = a1 + (n − 1)r 250 = 112 + (n − 1)23 250 − 112 = 23n − 23 138 + 23 = 23n 161 = 23n ⇒ n = ⇒ n = 7 Sendo assim, devemos interpolar 7 meios arit- méticos. 1. Interpolando-se 6 meios aritméticos entre 100 e 184, a razão encontrada vale: a) 11; b) 12; c) 15; d) 17; e) 19. 2. (POLI) Inscrevendo-se nove meios aritméticos entre 15 e 45, o sexto termo da PA será igual á: a) 18; b) 24; c) 36; d) 27; e) 30. 3 A quantidade de meios aritméticos que se po- de inserir ente 15 e 30, tal que a razão tenha valor 3, é: a) 3; b) 2; c) 4; d) 5; e) 9. 4. (PUC) A quantidade de meios aritméticos que se devem interpolar entre -a e 20a, a fim de se obter uma PA de razão 7, é a) 3 a −2 b) 3 a −1 c) 3 a d) 3 a + 2 e) 3 a + 2 5. (CEFET-PR) Inserindo-se K meios aritméticos entre 1 e K2, obtém-se uma progressão aritmé- tica de razão: a) 1 b) k c) k − 1 d) k+1 e) k2 93 TEMA 30 SOMA DOS N PRIMEIROS TERMOS DE UMA PA Em uma PA, a soma de dois termos eqüidis- tantes dos extremos é igual à soma dos ex- tremos desta PA. Assim: a2 + am − 1 = a3 + am − 2 = a4 + am − 3 = .... .... = an + am − n + 1 = ... = a1 + am Seja a soma Sn dos n primeiros termos da PA, dada por Sn = a1 + a2 + a3 + ... + an − 2 + an − 1 + an Como a soma de números reais é comutativa, escrevemos: Sn = an + an − 1 + an − 2 + ... + a3 + a2 + a1 Somando, membro a membro, as duas últimas expressões acima, obtemos: 2Sn = (a1 + an) + (a2 + an − 1) + ... + + (an − 1 + a2) + (an + a1) Como todas as n expressões em parênteses são somas de pares de termos eqüidistantes dos extremos, segue que a soma de cada termo sempre será igual a (a1 + an), então: 2Sn = (a1 + an)n Assim, temos a fórmula para o cálculo da soma dos n primeiros termos da PA. 1. Determine a soma dos 30 primeiros termos da PA definida por C = (2,5,8,....). Solução: Sendo a1 = 2, r = 3 e n = 30, vamos determi- nar o termo a30. Fazendo uso da fórmula do termo geral, temos: a30 = 2 + (30 − 1)3 = 2 + 29 . 3 = 89 Aplicando a fórmula da soma, obtida acima, temos: 2. O primeiro termo de uma PA é 100, e o trigési- mo é 187. Qual a soma dos trinta primeiros ter- mos? Solução: a1 = 100, a30 = 187 n = 30 S30 = ? Aplicando a fórmula da soma, temos: 3. Sabendo que o primeiro termo de uma PA vale 21 e a razão é 7, calcule a soma dos 12 primeiros termos desta PA: Solução: a1 = 21, r = 7 S12 = ? Colocando na fórmula da soma, vemos que está faltando um dado. Qual o valor de a12? Então, antes de tudo, devemos calcular o valor de a12. a12 = a1 =+ (12 − 1)7 a12 = 21 + 77 a12 = 98 Agora sim, podemos colocar na fórmula da soma: 4. A soma dos n primeiros termos de uma PA é dada por Sn = n2 + 2n. Calcule o 13.o termo desta PA : Solução: Para calcularmos o 13.o termo desta PA, deve- mos saber o valor do primeiro termo (a1) e o valor da razão; para isso, vamos utilizar a fór- mula dada. Matemática Elementar III – Progressões Aritméticas 94 UEA – Licenciatura em Matemática O que devemos fazer é substituir primeiro “n” por 1; isso dá S1 = 12 + 2 . 1 S1 = 3. Como S1 significa a soma de todos os termos até a1, e como não existe nenhum antes de a1, o resultado encontrado é o próprio valor dele (a1 = 3). Se substituirmos “n” por 2, temos: S2 = 22 + 2 . 2 S2 = 8 S2 significa a soma de todos os termos até a2, então é igual a a1 + a2. Como já sabemos o valor de a1, vem: S2 = a1 + a2 = 8 3 + a2 = 8 a2 = 5 Se a1 = 3 e a2 = 5, a razão só pode ser 2. Agora, podemos achar o 13.o termo: é só subs- tituir na fórmula do termo geral: an = a1 + (n − 1)r a13 = 3 + (13 − 1)2 a13 = 3 + 24 a13 = 27 5. Um operador de máquina chegou 30 minutos atrasado ao seu posto de trabalho, mas como a máquina que ele monitora é automática, começou a trabalhar na hora programada. a) Sabendo-se que a máquina produz 10n peças por minuto, em que n é o número de minutos, quantas peças a máquina produ- ziu até a chegada do operador? b) Sabendo-se que depois de 1 hora a máquina produz a mesma quantidade de peças, quantas peças terá feito a máquina ao fim do expediente de 4 horas? Solução: a. Sabemos que a máquina produz 10n peças por minuto, o que quer dizer que a cada minuto a produção de peças aumenta. Também sabemos que o operador chegou 30 minutos atrasado ao seu posto. Portanto, se olharmos os minutos como ter- mos de uma seqüência finita de números e identificarmos por an o número total de peças produzidas até o termo n (an = 10n), teremos que a produção das peças está em função dos termos ou que depende dos ter- mos da seqüência. Assim, teremos que: para n = 1, a1 = 10, para n = 2, a2 = 100 e para n = 3, a3 = 1000. Observamos também que Desse modo, temos uma seqüência de nú- meros em Progressão Geométrica de razão 10. Portanto, para obter o total de peças pro- duzidas até a chegada do operador, basta aplicar os dados acima na fórmula da Soma de uma PG finita. b. Para calcularmos quanto a máquina pro- duziu em 4 horas, primeiro teremos que cal- cular quanto ela produziu em 1 hora; depois, multiplicarmos por 4. Sabemos que depois de uma hora o total de peças por hora é constante. Assim, Logo, o total de peças produzidas durante 4 horas é: 1. (UFPI) A soma dos números pares de 2 a 400 é igual á: a) 7432; b) 8200; c) 40200; d) 80200; e. 20400. 2. Em uma PA, a soma dos termos é 70, o pri- meiro termo é 10 e a razão é 5. O número de termos é: a) 10; b) 8; c) 4; d) 12; e) 16. 3. (FATEC–SP) Se o tremo geral de uma PA é an = 5n − 13, com n imagem imagem imagem imagem imagem imagem imagem imagem imagem IN*, entãoa soma de seus 50 primeiros termos é: a) 5850; b) 5725; c) 5650; d) 5225; e) 5150. 4. (PUC) A soma dos n primeiros termos de uma PA é n2 + 2n. O 10.º termo dessa PA vale: a) 17; b) 18; c) 19; d) 20; e) 21. 5. A soma dos termos de uma PA, cujo primeiro termo é 4, o último termo é 46 e a razão é igual ao número de termos é: a) 50; b) 100; c) 175; d) 150; e) 195. 6. (FGV) A soma dos 50 primeiros termos de uma PA, na qual a6 + a45 = 160, vale: a) 3480; b) 4000; c) 4320; d) 4200; e) 4500. 7. O número de termos que devemos tomar na PA (−7, −3, ...) a fim de que a soma valha 3150 é: a) 38; b) 39; c) 40; d) 41; e) 42. 8. (PUC–RS) Um teatro têm 18 poltronas na pri- meira fila, 24 na segunda, 30 na terceira e assim na mesma seqüência , até a vigésima fila, que é a última. O número de poltronas desse teatro é: a) 92; b) 150; c) 1500; d) 132; e) 1320. 9. (FATEC) A soma de todos os números natu- rais, não nulos, não maiores que 600 e não múltiplos de 5, é: a) 180300; b) 141770; c) 144000; d) 136415; e) 147125. 10. (FGV–SP) Sabendo que a soma do segundo e do quarto termos de uma progressão aritméti- ca é 40 e que a razão é do primeiro termo, a soma dos dez primeiros temos será: a) 350; b) 270; c) 400; d) 215; e) 530. 11. (MACK–SP) Se a soma dos 10 primeiros ter- mos de uma progressão aritmética é 50 e a soma dos 20 primeiros termos é 50, então a soma dos 30 primeiros termos é: a) 0; b) 50; b) 150; d) 25; e) 100. 95 Matemática Elementar III – Progressões Aritméticas
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