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PROGRESSÃO ARITMÉTICA Consideremos as sequencias: Dos números naturais impares (1, 3, 5, 7, 9, 11, ...) Múltiplos de 6 (16, 12, 6, 0, -6, -12, ...) Observe que, nessas sequencias, cada termo, depois do primeiro, é igual ao anterior adicionado a um número fixo: 2 na primeira sequência e -6 na segunda. Essas sequências são chamadas de progressão aritmética (PA), e o número fixo adicionado é chamado de razão (r) da progressão. (1, 3, 5, 7, 9, 11, ...) – é uma PA de razão r = 2 (16, 12, 6, 0, -6, -12, ...) - é uma PA de razão r = -6 Progressão aritmética é uma sequência numérica em que cada termo, a partir do segundo é igual ao anterior adicionado a um número fixo, chamado razão da progressão. Quando r > 0, a progressão aritmética é crescente; quando o r < 0, decrescente e quando r = 0 constante ou estacionária. Veja: (2, 5, 8, 11, 14, ...) Temos r = 3. Logo, a PA é crescente. (10, 8, 6, 4, 2) Temos r = -2. Logo, a PA é decrescente. (7, 7, 7, 7, ...) Temos r = 0. Logo, a PA é decrescente. Se a progressão aritmética possui um último termo, ela é finita. Caso contrário, ela é infinita. A representação matemática de uma progressão aritmética (PA) é: (a1 , a2 , a3 , ....................., an , an + 1 , ...) na qual a2 = a1 + r , a3 = a2 + r , a4 = a3 + r , ... . Se a razão de uma progressão aritmética é a quantidade que acrescentamos a cada termo para obter o seguinte, podemos dizer que ela é igual à diferença entre qualquer termo, a partir do segundo, e o anterior. (2, 5, 8, 11, 14, ...) r = 5 – 2 = 8 – 5 = 11 – 8 = 14 – 11 = 3 (10, 8, 6, 4, 2) r = 8 – 10 = 6 – 8 = 4 – 6 = 2 – 4 = -2 (7, 7, 7, 7, ...) r = 7 – 7 = 7 – 7 = 7 – 7 = 0 De modo geral, temos: a2 – a 1 = a3 – a2 = ... Exemplo Qual a razão das progressões aritméticas a seguir? a) (3, 9, 15, 21, ...) b) (6, 11 2 , 5, 9 2 , 4) A razão é igual à diferença entre um termo qualquer e o anterior. Assim, calculamos a diferença entre o 2º e o 1º termos, temos em cada item: a) r = 9 – 3 = 6 r = 6 b) r = 11 2 – 6 r = 11−12 2 r = − 1 2 FORMULA GERAL DE UMA PA Vamos, agora, encontrar uma formula que permita obter um termo qualquer de uma progressão aritmética conhecendo o primeiro termo e a razão. Para isso, considere a seguinte progressão aritmética de razão r. Considere uma P.A finita qualquer (a1, a2, a3, a4, ... , an) de razão igual a r, sabemos que: a2 – a1 = r → a2 = a1 + r a3 – a2 = r → a3 – a1 – r = r → a3 = a1 + 2r a4 – a3 = r → a4 – a1 – 2r = r → a4 = a1 + 3r … a n = a1 + (n – 1) . r Portanto o termo geral de uma P.A é calculado utilizando a seguinte fórmula: an = a1 + (n – 1) . r Na fórmula acima, temos: an termo geral ou enésimo termo a1 primeiro termo n número de termos r razão Exemplo 1: Calcule o 16º termo de uma P.A, sabendo que a1 = -10 e r = 3. an = a1 + (n – 1) . r a16 = -10 + (16 – 1) . 3 a16 = -10 + 15 . 3 a16 = -10 + 45 a16 = 35 O 16º termo de uma P.A é 35. Exemplo 2: Calcule o 500º termo da PA (2, 5, …). O primeiro termo dessa PA é 2, e a razão é 3. Na fórmula do termo geral, teremos: an = a1 + (n – 1)r a500 = 2 + (500 – 1)·3 a500 = 2 + (499)·3 a500 = 2 + 1497 a500 = 1499 SOMA DOS TERMOS DE UMA PA Se tivermos uma P.A finita qualquer, para somarmos os seus termos (elementos) chegaremos à seguinte fórmula para somarmos os n elementos de uma P.A finita. Sn = 𝒂𝟏+𝒂𝒏 𝒏 𝟐 Na fórmula acima, temos: Sn = soma dos n termos a1 = primeiro termo an = enésimo termo n = número de termos Exemplo 1: Determine uma P.A sabendo que a soma de seus 8 primeiros termos é 324 e que a 8 = 79. Retirando os dados: n = 8 Sn = 324 a8 = 79 Sn = 𝑎1+𝑎𝑛 .𝑛 2 324 = 𝑎1+79 .8 2 324 . 2 = 8 a1 + 79 . 8 648 = 8 a1 + 632 16 = 8 a1 a1 = 2 Precisamos encontrar o valor de r (razão) para encontrar o valor dos outros elementos. a n = a1 + (n – 1) . r 79 = 2 + (8 – 1) . r 79 = 2 + 7 . r 79 – 2 = 7r 77 = r 7 r = 11 PA = (2, 13, 24, 35, 46, 57, 68, 79) essa é a PA que precisávamos determinar. Exemplo 2 Dada a PA (2, 4, 6, 8, 10, …), calcule a soma dos seus 100 primeiros termos. Para calcular essa soma, é necessário conhecer o último termo dessa PA. Para tanto, usaremos a fórmula do termo geral de uma PA. an = a1 + (n – 1)r a100 = 2 + (100 – 1)2 a100 = 2 + (99)2 a100 = 2 + 198 a100 = 200 Agora, usando a fórmula para soma dos n primeiros termos de uma PA, teremos: S100 = 100 2+200 2 S100 = 100 2+200 2 S100 = 20200 2 S100 = 10100 Exercícios 1. Qual a razão das progressões aritméticas a seguir? a) (3, 9, 15, 21, ...) a) (6, 11 2 , 5, 9 2 , 4) 2. Escreva uma PA: a) De 5 termos, em que o 1º termo (a1) é 10 e a razão (r) é 3. b) De 8 termos, em que a1 = 6 e r = -4. c) De 6 termos que a1 = -3 e r = 5. 3. Determinar a razão da PA sabendo que o decimo termo é igual a 126 e o primeiro termo é igual a 6. 4. Determinar o primeiro termo da PA sabendo que o decimo termo é igual a 51. 5. Calcular a razão de uma PA de 8 termos, cujos extremos são 4 e 39. 6. Em relação à progressão aritmética (10, 17, 24,...), determine: a) O termo geral dessa PA b) O seu 15º termo; c) A soma de a10 + a20 7. Determine: a) A soma dos 10 primeiros termos da PA (2, 5, ....); b) A soma dos 15 primeiros termos da PA (-1, -7, ...); c) A Soma dos 20 primeiros termos da PA (0,5; 0,75; ...); 8. Determine o sétimo termo da PA (4, 7, 10, ...). 9. Determine o decimo termo da PA (3, 6, 9, ...). 10. O sétimo termo de uma PA é 20 e o décimo é 32. Então o vigésimo é? 11. A soma dos sete primeiros termos de uma PA é 84. Sabendo que a1 = 3, calcule a razão. 12. A soma dos sete primeiros termos de uma PA é 280. Sabendo que a1 = 10, calcule a razão. PROGRESSÃO GEOMÉTRICA Sejam as sequencias: a) (4, 8, 16, 32, 64) Nessa sequência, observamos que: 8 = 4 . 2 16 = 8 . 2 32 = 16 . 2 64 = 32 . 2 Número fixo (razão = 2) b) (6, -18, 54, -162 Nessa sequência, observamos que: -18 = 6 . (-3) 54 = -18 . (-3) -162 = 54 . (-3) Número fixo (razão = -3) Nessas sequencias, a lei de formação é: cada termo, a partir do segundo, é igual ao anterior multiplicado por um número fixo. Toda a sequência que tiver essa lei de formação é denominada progressão geométrica (PG). O número fixo, pelo qual estamos multiplicando cada termo, é chamado de razão da progressão e será representado pela letra q. Progressão geométrica é uma sequência de números não-nulos em que cada termo, a partir do segundo, é igual ao anterior multiplicado por um número fixo, chamado razão da progressão. A representação matemática de uma progressão geométrica é (a1, a2, a3 , ..., an-1 , an), na qual a2 = a1 . q, a3 = a2 . q, a4 = a3 . q etc. De modo geral, escrevemos: an+1 = an . q . Numa PG, a razão q é igual ao quociente entre qualquer termo, a partir do segundo e o anterior, isto quer dizer que para determinarmos a razão (q) de uma PG, basta dividirmos qualquer termo, a partir do segundo, pelo seu antecessor (anterior). Exemplo ( 4, 8, 16, 32, 64) q = 8 4 = 16 8 = 32 16 = 64 32 = 2 (6, -18, 54, -162) q = −18 6 = 54 −18 = − 162 54 = −3 (8, 2, 1 2 , 1 8 , 1 32 ) q = 2 8 = 1 2 2 = 1 8 1 2 = 1 32 1 8 = 1 4 Classificação da PG Dependendo dos termos que compor uma PG ela será classificada em: • PG crescente são aquelas que os valores dos termos vão crescendo. a 1 > 0 e q > 1, por exemplo: (1,2,4,8,16,32,64, ... ) a 1 < 0 e 0 < q < 1, por exemplo (-1 , -1/2, -1/4,....) • PG decrescente são aquelas que os termos vão diminuindo. a 1 > 0 e 0 < q < 1, por exemplo: (64, 32, 16,8,... ) a 1 < 0 e q > 1, por exemplo: (-2,-4,-8,...) • PG constante são aquelas que os termos são iguais, ou seja, a razão é igual a q = 1. Por exemplo: (5,5,5,5,...,5) • PG oscilante é uma PG que os seus termos intercalam em negativos e positivos, ou seja, que a1 ≠ 0 e q < 0. • PG quase nula é uma PG que apenas o 1º elemento é diferente de zero. Por exemplo: (2,0,0,0,0,0, ... ) FÓRMULA DO TERMO GERAL DA PG A formula do termo geral de uma progressão geométrica vai permitir encontrar qualquer termo da progressão. Portanto, o termo geral da PG é calculado com a utilização da fórmula: an = a1 . qn – 1 Exemplo 1 Em uma progressão geométrica, temos que o 1º termo equivale a 4 e a razão igual a 3. Determine o 8º termo dessa PG. a8 = 4 . 3 8-1 a8 a8 = 4 * 2187 a8 = 8748 O 8º termo da PG descrita é o número 8748. Exemplo 2 Dada a PG (3, 9, 27, 81, ...), determine o 20º termo. a20 = 3 . 3 20-1 a20 = 3. 3 19 a20 = 3 . 1.162.261.467 a20 = 3.486.784.401 FORMULA DA SOMA DOS N TERMOS DE UMA PG Progressão geométrica finita é uma PG que tem um número determinado de elementos. Por exemplo, a sequência (3,6,12,24,48) é uma PG de razão igual a q = 2. A soma dos temos dessa PG será 3 + 6 + 12 + 24 + 48 = 93. Fazer essa soma é fácil, pois ela possui apenas cinco elementos, caso seja necessário somar os termos de uma PG com mais de dez elementos, o que é mais complicado, é preciso utilizar uma fórmula. A fórmula para obter a soma dos n elementos de uma PG finita é: Sn = 𝒂𝟏 𝒒𝒏−𝟏 𝒒−𝟏 Exemplo: Dê a soma dos termos da seguinte PG (7,14,28, ... , 3584). Para utilizarmos a fórmula da soma é preciso saber quem é o 1º termo, a razão e a quantidade de elementos que essa PG possui. a1 = 7 q = 2 n = ? Sn = ? Portanto, é preciso que encontremos a quantidade de elementos que possui essa PG, utilizando a fórmula do termo geral. an = a1 . q n-1 3584 = 7 . 2n-1 3584 : 7 = 2n-1 512 = 2n-1 29 = 2n-1 n – 1 = 9 n = 10 Sn = 𝑎1 𝑞𝑛−1 𝑞−1 S10 = 7 210−1 2−1 S10 = 7 1024−1 2−1 S10 = 7 . 1023 S10 = 7161 Exercícios 1. Determine a razão de cada uma das seguintes progressões geométricas. a) (3, 12, 48, ...) b) (10, 5, ...) c) (5, -5, ...) d) (√5, 5, ...) e) (2, 22, ...) f) (5, 5 2 , ...) 2. Escreva: a) Uma PG de quatro termos em que a1 = 5 e q = 3. b) Uma PG de seis termos em que a1 = -2 e q = 2. c) Uma PG de cinco termos em que a1 = 540 e q = 1 3 . 3. Veja quais das sequências são PG e determine a razão: a) (2, 6, 18 ...) b) (64, 32, 16, 8, ...) c) (3, -6, 12, -24, ...) 4. Verifique quais das sequencias abaixo são PG e determine a razão: a) (48, 12, 3, ...) b) (2, 5, 10, ...) c) (1, 4, 16, ...) 5. Dados a1 e q, escreva a PG com 4 termos: a) a1 = 3 e q = 4 b) a1 = -2 e q = 3 c) a1 = 5 e q = 2 6. Determine a razão de cada uma das progressões geométricas abaixo: a) (3, 6, 12, 24, ...) b) (10, 20, 40, 80, ...) c) (5, 15, 45, ...) 7. Calcule o nono termo da PG (9, 27, 81, ...) 8. Determine o primeiro termo da PG cujo o oitavo termo é 1 e a razão é 1 2 . 9. Calcule a razão de uma PG de seis termos, cujos extremos são 3 e 96. 10. Determine o sétimo termo da PG (1, 3, 9, ...). 11. Calcule a soma dos dez primeiros termos da PG (-3, -6, -12, ...).
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