Lição 17 — Progressões aritméticas (PA)
Sequência com diferença constante. Termo geral, soma de termos (Gauss), aplicações financeiras e físicas.
Used in: 1.º ano EM (15 anos) · Equiv. Math I japonês · Equiv. Klasse 10 alemã
Rigorous notation, full derivation, hypotheses
Definição e fórmulas
Termo geral
Demonstrável por indução em . Equivalente a para qualquer índice .
"Uma sequência aritmética é uma sequência na qual a diferença entre quaisquer dois termos consecutivos é constante." — OpenStax College Algebra 2e, §9.2
Soma dos primeiros termos
Demonstração (Gauss criança, 1789): escreva duas vezes — em ordem crescente e decrescente:
Somando termo a termo: , pois cada par soma . ∎
Propriedades
- Média aritmética: três termos consecutivos satisfazem .
- Crescente se , decrescente se , constante se .
- Soma dos extremos = soma dos termos equidistantes:
Soma de potências (preview)
Exemplos resolvidos
Exercise list
40 exercises · 10 with worked solution (25%)
- Ex. 17.1Application
PA com e . Calcule .
- Ex. 17.2Application
PA com e . Calcule .
- Ex. 17.3Application
Em uma PA, e . Determine e .
- Ex. 17.4Application
Em uma PA, e . Determine o termo geral.
- Ex. 17.5Application
Quantos termos tem a PA finita ?
- Ex. 17.6Application
A PA tem termo geral . Quais são e ?
- Ex. 17.7ApplicationAnswer key
PA com , . Calcule .
- Ex. 17.8ApplicationAnswer key
Determine tal que , , formem, nessa ordem, uma PA.
- Ex. 17.9Application
Em uma PA, e . Calcule e .
- Ex. 17.10ApplicationAnswer key
Insira 4 meios aritméticos entre 3 e 18.
- Ex. 17.11ApplicationAnswer key
Calcule .
- Ex. 17.12Application
Calcule — o problema clássico de Gauss.
- Ex. 17.13Application
Calcule a soma dos pares: .
- Ex. 17.14ApplicationAnswer key
Calcule a soma dos ímpares: .
- Ex. 17.15Application
Calcule a soma dos 30 primeiros termos da PA
- Ex. 17.16Application
Em uma PA, e . Calcule .
- Ex. 17.17Application
Calcule .
- Ex. 17.18Application
Quantos termos da PA somam total ?
- Ex. 17.19Application
Calcule a soma dos múltiplos de 3 entre 1 e 100.
- Ex. 17.20Application
A soma dos primeiros termos de uma PA é . Determine o termo geral .
- Ex. 17.21Modeling
Você economiza R$ 50 no primeiro mês, R$ 60 no segundo, R$ 70 no terceiro, e assim por diante. Quanto economizou em 2 anos (24 meses)?
- Ex. 17.22Modeling
Um teatro tem 20 fileiras: a primeira tem 25 lugares, e cada fileira seguinte tem 3 a mais. Quantos lugares no total?
- Ex. 17.23Modeling
Em queda livre, com m/s². Verifique que forma PA e calcule a distância total em 5 s.
- Ex. 17.24ModelingAnswer key
Um relógio bate as horas: 1 batida à 1h, 2 às 2h, ..., 12 às 12h. Quantas batidas em 12 horas?
- Ex. 17.25Modeling
Salário inicial R$ 3.500/mês com aumento anual de R$ 300. Calcule o total acumulado (mensalidades somadas) em 10 anos.
- Ex. 17.26Modeling
Uma estaca de prédio mede 0,5 m no primeiro nível, 1 m no segundo, 1,5 m no terceiro, etc. Quantos níveis para a profundidade total 50 m?
- Ex. 17.27Modeling
Inflação mensal: , , , Calcule a inflação acumulada aproximada (via soma linear de PA) em 12 meses.
- Ex. 17.28Application
Soma dos números de 1 a 1.000. Use Gauss.
- Ex. 17.29Modeling
Na primeira hora, 50 tarefas; cada hora seguinte rende 5 a menos por cansaço. Quantas tarefas em 8 horas?
- Ex. 17.30ModelingAnswer key
Em uma fileira de árvores plantadas a cada 5 m, quanta cerca para conectar 100 árvores em sequência?
- Ex. 17.31Proof
Demonstre por indução que .
- Ex. 17.32Proof
Demonstre por indução que se é PA com razão , então .
- Ex. 17.33ChallengeAnswer key
Encontre uma PA de 5 termos tal que e .
- Ex. 17.34ProofAnswer key
Mostre que numa PA, sempre que .
- Ex. 17.35Challenge
Use a fórmula da soma para calcular .
- Ex. 17.36Modeling
Uma pirâmide tem 1 tijolo no topo e cresce 1 por nível até a base. Quantos tijolos no total se a base tem 60 fileiras?
- Ex. 17.37Application
Calcule a soma dos primeiros 100 números ímpares.
- Ex. 17.38Understanding
"Em toda PA, a sequência das diferenças é constante." Verdadeira ou falsa?
- Ex. 17.39Understanding
Em uma PA finita com 49 termos, qual é a posição do termo central? Qual a relação entre o termo central e a soma ?
- Ex. 17.40ChallengeAnswer key
Em uma PA decrescente () com , encontre o maior tal que . Expresse em função de e .
Fontes
- OpenStax — College Algebra 2e — Jay Abramson et al. · 2022, 2.ª ed · EN · CC-BY 4.0 · §9.2 (Arithmetic Sequences), §9.4 (Series and Their Notations). Fonte primária dos exercícios e Exemplos 1, 3 e 5.
- Stitz–Zeager — Precalculus — Carl Stitz, Jeff Zeager · 2013, v3 · EN · CC-BY-NC-SA · §9.1–9.2 (Sequences and Summation Notation). Fonte do Exemplo 2 e exercícios estruturais.
- Hammack — Book of Proof — Richard Hammack · 2018, 3.ª ed · EN · livre · cap. 10 (Mathematical Induction). Fonte das demonstrações 17.31, 17.32, 17.34.
- OpenStax — College Physics 2e — Paul Peter Urone et al. · 2022 · EN · CC-BY 4.0 · §2.7 (Falling Objects). Fonte do Exemplo 5 e do exercício 17.23 (queda livre).
- Wikilivros — Matemática elementar (Progressões aritméticas) — vivo · PT-BR · CC-BY-SA. Referência em português para meios aritméticos e exercícios práticos.