Урок 17 — Арифметические прогрессии (АП)
Последовательность с постоянной разностью. Общий член, сумма членов (Гаусс), приложения в финансах и физике.
Used in: 1.º год старшей школы (15 лет) · Эквив. Math I японский · Эквив. Klasse 10 немецкий
Rigorous notation, full derivation, hypotheses
Определение и формулы
Общий член
Доказывается по индукции на . Эквивалентно для любого индекса .
"Арифметическая последовательность — это последовательность, в которой разность между любыми двумя последовательными членами постоянна." — OpenStax College Algebra 2e, §9.2
Сумма первых членов
Доказательство (Гаусс-ребёнок, 1789): запишите дважды — в возрастающем и убывающем порядке:
Складывая почленно: , так как каждая пара даёт . ∎
Свойства
- Средняя арифметическая: три последовательных члена удовлетворяют .
- Возрастающая если , убывающая если , постоянная если .
- Сумма крайних членов = сумма равноудалённых членов:
Сумма степеней (предварительный просмотр)
Решённые примеры
Exercise list
40 exercises · 10 with worked solution (25%)
- Ex. 17.1Application
АП с и . Найдите .
- Ex. 17.2Application
АП с и . Найдите .
- Ex. 17.3Application
В АП и . Определите и .
- Ex. 17.4Application
В АП и . Определите общий член.
- Ex. 17.5Application
Сколько членов в конечной АП ?
- Ex. 17.6Application
АП имеет общий член . Чему равны и ?
- Ex. 17.7ApplicationAnswer key
АП с , . Найдите .
- Ex. 17.8ApplicationAnswer key
Определите так, чтобы , , образовали в этом порядке АП.
- Ex. 17.9Application
В АП и . Найдите и .
- Ex. 17.10ApplicationAnswer key
Вставьте 4 арифметических средних между 3 и 18.
- Ex. 17.11ApplicationAnswer key
Вычислите .
- Ex. 17.12Application
Вычислите — классическая задача Гаусса.
- Ex. 17.13Application
Вычислите сумму чётных: .
- Ex. 17.14ApplicationAnswer key
Вычислите сумму нечётных: .
- Ex. 17.15Application
Вычислите сумму первых 30 членов АП
- Ex. 17.16Application
В АП и . Вычислите .
- Ex. 17.17Application
Вычислите .
- Ex. 17.18Application
Сколько членов АП в сумме дают ?
- Ex. 17.19Application
Вычислите сумму кратных 3 между 1 и 100.
- Ex. 17.20Application
Сумма первых членов АП — . Определите общий член .
- Ex. 17.21Modeling
Вы откладываете 50 реалов в первый месяц, 60 во второй, 70 в третий и так далее. Сколько отложили за 2 года (24 месяца)?
- Ex. 17.22Modeling
Театр имеет 20 рядов: первый имеет 25 мест, каждый следующий ряд имеет 3 больше. Сколько мест всего?
- Ex. 17.23Modeling
При свободном падении с м/с². Проверьте, что образует АП, и вычислите общее расстояние за 5 сек.
- Ex. 17.24ModelingAnswer key
Часы бьют каждый час: 1 удар в 1ч, 2 в 2ч, ..., 12 в 12ч. Сколько ударов за 12 часов?
- Ex. 17.25Modeling
Начальный оклад 3500 реалов/месяц с ежегодным повышением на 300 реалов. Вычислите общий накопленный доход (сумма ежемесячных платежей) за 10 лет.
- Ex. 17.26Modeling
Свайный фундамент здания измеряет 0,5 м на первом уровне, 1 м на втором, 1,5 м на третьем и т.д. Сколько уровней для общей глубины 50 м?
- Ex. 17.27Modeling
Ежемесячная инфляция: , , , Вычислите совокупную инфляцию приблизительно (через линейную сумму АП) за 12 месяцев.
- Ex. 17.28Application
Сумма чисел от 1 до 1000. Используйте Гаусса.
- Ex. 17.29Modeling
В первый час 50 задач; каждый следующий час даёт на 5 меньше от усталости. Сколько задач за 8 часов?
- Ex. 17.30ModelingAnswer key
Для подряда деревьев, посаженных через каждые 5 м, сколько забора нужно для соединения 100 деревьев в ряду?
- Ex. 17.31Proof
Докажите по индукции, что .
- Ex. 17.32Proof
Докажите по индукции, что если — АП с разностью , то .
- Ex. 17.33ChallengeAnswer key
Найдите АП из 5 членов такую, что и .
- Ex. 17.34ProofAnswer key
Покажите, что в АП всегда, когда .
- Ex. 17.35Challenge
Используйте формулу суммы для вычисления .
- Ex. 17.36Modeling
Пирамида имеет 1 кирпич на вершине и растёт на 1 по уровню до основания. Сколько кирпичей всего, если основание имеет 60 рядов?
- Ex. 17.37Application
Вычислите сумму первых 100 нечётных чисел.
- Ex. 17.38Understanding
"В каждой АП последовательность разностей постоянна." Истина или ложь?
- Ex. 17.39Understanding
В конечной АП с 49 членами, какова позиция центрального члена? Какая связь между центральным членом и суммой ?
- Ex. 17.40ChallengeAnswer key
В убывающей АП () с , найдите максимум такой что . Выразите в функции и .
Источники
- 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). Основной источник упражнений и примеров 1, 3 и 5.
- Stitz–Zeager — Precalculus — Carl Stitz, Jeff Zeager · 2013, v3 · EN · CC-BY-NC-SA · §9.1–9.2 (Sequences and Summation Notation). Источник примера 2 и структурных упражнений.
- Hammack — Book of Proof — Richard Hammack · 2018, 3.ª ed · EN · libre · cap. 10 (Mathematical Induction). Источник доказательств 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). Источник примера 5 и упражнения 17.23 (свободное падение).
- Wikilivros — Matemática elementar (Progressões aritméticas) — vivo · PT-BR · CC-BY-SA. Справка на португальском для арифметических средних и практических упражнений.