20 Визначення арифметичної прогресії формули приклади.  Алгебра: Арифметична та геометрична прогресії

У математиці будь-яка організована будь-яким способом сукупність чисел, які йдуть один за одним, називається послідовністю. З усіх існуючих послідовностей чисел виділяють два цікаві випадки: прогресії алгебраїчну та геометричну.

Що таке арифметична прогресія?

Відразу слід сказати, що прогрес алгебри часто називають арифметичною, оскільки її властивості вивчає галузь математики - арифметика.

Ця прогресія є такою послідовністю чисел, в якій кожен наступний її член відрізняється від попереднього на деяке постійне число. Воно називається різницею алгебраїчної прогресії. Для визначеності позначимо його латинською літерою d.

Прикладом такої послідовності може бути наступна: 3, 5, 7, 9, 11 ..., тут видно, що число 5 більше числа 3 на 2, 7 більше 5 теж на 2, і так далі. Таким чином, у наведеному прикладі d = 5-3 = 7-5 = 9-7 = 11-9 = 2.

Які бувають арифметичні прогресії?

Характер цих упорядкованих послідовностей чисел багато чому визначається знаком числа d. Вирізняють такі види алгебраїчних прогресій:

• зростаюча, коли d позитивне (d>0);
• постійна, коли d = 0;
• спадна, коли d негативне (d<0).

У прикладі, який наведено в попередньому пункті, показано зростання прогресії. Прикладом спадної є наступна послідовність чисел: 10, 5, 0, -5, -10, -15 ... Постійна прогресія, як випливає з її визначення, є сукупністю однакових чисел.

n-й член прогресії

Завдяки тому, що кожне наступне число в даній прогресії відрізняється на константу d від попереднього, можна легко визначити n-й її член. І тому потрібно знати як d, а й a 1 - перший член прогресії. Застосовуючи рекурсивний підхід, можна отримати формулу прогресу алгебри для знаходження n-го члена. Вона має вигляд: a n = a 1 + (n-1) * d. Ця формула досить проста, і зрозуміти її можна на інтуїтивному рівні.

Також не становить жодної складності її використання. Наприклад, у прогресії, яка наведена вище (d = 2, a 1 = 3), визначимо 35 її член. Відповідно до формули, він дорівнюватиме: a 35 = 3 + (35-1)*2 = 71.

Формула для суми

Коли дана деяка арифметична прогресія, то сума її перших n членів є завданням, що часто виникає, поряд з визначенням значення n-го члена. Формула суми алгебраїчної прогресії записується в наступному вигляді: ∑ n 1 = n*(a 1 +a n)/2, тут значок ∑ n 1 говорить про те, що підсумовуються з 1-го по n-й член.

Наведене вираз можна отримати, вдаючись до властивостей тієї ж рекурсії, проте існує легший спосіб доказу його справедливості. Запишемо перші 2 та останні 2 члени цієї суми, виразивши їх у числах a 1 , a n і d, і отримаємо: a 1 , a 1 +d,...,a n -d, a n . Тепер зауважимо, що якщо скласти перший член з останнім, він точно дорівнює сумі другого і передостаннього члена, тобто a 1 +a n . Аналогічним способом можна показати, що цю ж суму можна отримати, якщо скласти третій та передпередостанній члени, і таке інше. У разі парної кількості чисел у послідовності отримуємо n/2 сум, кожна з яких дорівнює a 1 +a n . Тобто отримуємо наведену вище формулу алгебраїчної прогресії для суми: ∑ n 1 = n*(a 1 +a n)/2.

Для непарної кількості членів n виходить аналогічна формула, якщо дотримуватися описаних міркувань. Тільки потрібно не забути додати доданок, що залишився, який знаходиться в центрі прогресії.

Покажемо, як користуватися наведеною формулою на прикладі простої прогресії, яка була введена вище (3, 5, 7, 9, 11…). Наприклад, необхідно визначити суму перших 15 її членів. Спочатку визначимо a 15 . Скориставшись формулою для n-го члена (див. попередній пункт), отримуємо: a 15 = a 1 + (n-1)*d = 3 + (15-1)*2 = 31. Тепер можна застосувати формулу суми прогресу алгебри: ∑ 15 1 = 15 * (3 +31) / 2 = 255.

Цікаво навести цікавий історичний факт. Формулу для суми арифметичної прогресії вперше отримав Карл Гаус (знаменитий німецький математик XVIII століття). Коли йому було всього 10 років, то вчитель поставив завдання, знайти суму чисел від 1 до 100. Кажуть, що маленький Гаус вирішив це завдання за кілька секунд, помітивши, що попарно підсумовуючи числа з початку та кінця послідовності, завжди можна отримати 101, а оскільки таких сум 50, він швидко видав відповідь: 50*101 = 5050.

Приклад розв'язання задачі

Як завершення теми алгебраїчної прогресії наведемо приклад вирішення ще одного цікавого завдання, закріпивши тим самим розуміння теми, що розглядається. Нехай дана деяка прогресія, на яку відома різниця d = -3, і навіть її 35-й член a 35 = -114. Необхідно знайти 7-й член прогресії a 7 .

Як очевидно з умови завдання, значення a 1 є невідомим, тому безпосередньо формулою для n-го члена скористатися не вдасться. Також є незручним спосіб рекурсії, який у ручну важко реалізувати, і велика ймовірність припуститися помилки. Вчинимо так: випишемо формули для a 7 і a 35 , маємо: a 7 = a 1 + 6*d і a 35 = a 1 + 34*d. Віднімемо з першого виразу друге, отримаємо: a 7 - a 35 = a 1 + 6 * d - a 1 - 34 * d. Звідки слідує: a 7 = a 35 - 28*d. Залишилося підставити відомі дані з умови завдання та записати відповідь: a 7 = -114 - 28 * (-3) = -30.

Геометрична прогресія

Щоб розкрити тему статті повніше, наведемо короткий опис ще одного виду прогресії – геометричної. У математиці під цією назвою розуміють послідовність чисел, у якій кожен наступний член відрізняється від попереднього на певний множник. Позначимо цей множник літерою r. Він називається знаменником розглянутого виду прогресії. Прикладом цієї послідовності чисел може бути така: 1, 5, 25, 125, ...

Як видно з наведеного визначення, алгебраїчна та геометрична прогресії схожі за своєю ідеєю. Відмінність між ними полягає в тому, що перша змінюється повільніше, ніж друга.

Геометрична прогресія також може бути зростаючою, постійною та спадною. Її тип залежить від значення знаменника r: якщо r>1, то має місце зростаюча прогресія, якщо r<1 - убывающая, наконец, если r = 1 - постоянная, которая в этом случае может также называться постоянной арифметической прогрессией.

Формули геометричної прогресії

Як і у випадку алгебраїчної, формули геометричної прогресії зводяться до визначення її n-го члена та суми n доданків. Нижче наведено ці вирази:

• a n = a 1 * r (n-1) - ця формула випливає з визначення геометричної прогресії.
• ∑ n 1 = a 1 *(r n -1)/(r-1). Важливо, якщо r = 1, то наведена формула дає невизначеність, тому користуватися не можна. У цьому випадку сума n членів дорівнюватиме простому добутку a 1 * n.

Наприклад, знайдемо суму всього 10 членів послідовності 1, 5, 25, 125... Знаючи, що a 1 = 1 і r = 5, отримуємо: ∑ 10 1 = 1*(5 10 -1)/4 = 2441406. Отримане значення є наочним прикладом того, наскільки швидко зростає геометрична прогресія.

Мабуть, першою згадкою про цю прогресію в історії є легенда з шахівницею, коли один одного султана, навчивши його грі в шахи, попросив за свою послугу зерно. Причому кількість зерна повинна була бути наступною: на першу клітину шахової дошки необхідно покласти одне зерно, на другу вдвічі більше, ніж на першу, на третю вдвічі більше, ніж на другу і так далі. Султан охоче погодився виконати це прохання, але він не знав, що йому доведеться спустошити всі засіки своєї країни, щоб стримати це слово.

Сума арифметичної прогресії.

Сума арифметичної прогресії – штука проста. І за змістом, і за формулою. Але завдання з цієї теми бувають усілякі. Від елементарних до цілком солідних.

Спочатку розберемося із змістом та формулою суми. А потім і вирішуємо. На своє задоволення.) Сенс суми простий, як мукання. Щоб знайти суму арифметичної прогресії, треба просто акуратно скласти всі її члени. Якщо цих членів мало, можна складати без будь-яких формул. Але якщо багато, або дуже багато... додавання напружує.) У цьому випадку рятує формула.

Формула суми виглядає просто:

Розберемося, що за літери входять у формулу. Це багато чого прояснить.

S n - Сума арифметичної прогресії. Результат додавання всіхчленів, з першогопо останній.Це важливо. Складаються саме всічлени поспіль, без перепусток та перескоків. І, саме, починаючи з першого.У завданнях типу знайти суму третього і восьмого членів, або суму членів з п'ятого по двадцятий - пряме застосування формули розчарує.)

a 1 - першийчлен прогресії. Тут все зрозуміло, це просто першеЧисло ряду.

a n- Останнійчлен прогресії. Остання кількість ряду. Не дуже звична назва, але, у застосуванні до суми, дуже годиться. Далі самі побачите.

n - Номер останнього члена. Важливо розуміти, що у формулі цей номер збігається з кількістю членів, що складаються.

Визначимося з поняттям останньогочлена a n. Питання на засипку: який член буде останнім,якщо дана нескінченнаарифметична прогресія?)

Для впевненої відповіді потрібно розуміти елементарний зміст арифметичної прогресії та... уважно читати завдання!)

У завданні на пошук суми арифметичної прогресії завжди фігурує (прямо чи опосередковано) останній член, яким слід обмежитися.Інакше кінцевої, конкретної суми просто не існує.Для вирішення не має значення, яка задана прогресія: кінцева, або нескінченна. Не має значення, як вона задана: поруч чисел, або формулою n-го члена.

Найголовніше - розуміти, що формула працює з першого члена прогресії до члена з номером n.Власне, повна назва формули виглядає так: сума n перших членів арифметичної прогресії.Кількість цих перших членів, тобто. n, Визначається виключно завданням. У завданні вся ця цінна інформація часто зашифровується, так ... Але нічого, в прикладах нижче ми ці секрети розкриваємо.)

Приклади завдань у сумі арифметичної прогресії.

Насамперед, корисна інформація:

Основна складність у завданнях на суму арифметичної прогресії полягає у правильному визначенні елементів формули.

Ці елементи укладачі завдань шифрують з безмежною фантазією.) Тут головне - не боятися. Розуміючи суть елементів, просто їх розшифрувати. Докладно розберемо кілька прикладів. Почнемо із завдання на основі реального ДІА.

1. Арифметична прогресія задана умовою: an = 2n-3,5. Знайдіть суму перших 10 її членів.

Гарне завдання. Легке.) Нам визначення суми за формулою чого треба знати? Перший член a 1, останній член a n, та номер останнього члена n.

Де взяти номер останнього члена n? Та там же, за умови! Там сказано: знайти суму перших 10 членів.Ну і з яким номером буде останній,десятий член?) Ви не повірите, його номер - десятий!) Отже, замість a nу формулу будемо підставляти a 10, а замість n- десятку. Повторюю, номер останнього члена збігається з кількістю членів.

Залишилось визначити a 1і a 10. Це легко вважається за формулою n-го члена, яка дана за умови завдання. Чи не знаєте, як це зробити? Завітайте до попереднього уроку, без цього - ніяк.

a 1= 2 · 1 - 3,5 = -1,5

a 10= 2 · 10 - 3,5 = 16,5

S n = S 10.

Ми з'ясували значення всіх елементів формули суми арифметичної прогресії. Залишається підставити їх, та порахувати:

Ось і всі справи. Відповідь: 75.

Ще завдання з урахуванням ГИА. Трохи складніше:

2. Дана арифметична прогресія (a n), різниця якої дорівнює 3,7; a 1 = 2,3. Знайти суму перших 15 її членів.

Відразу пишемо формулу суми:

Ця формулка дозволяє нам знайти значення будь-якого члена за його номером. Шукаємо простою підстановкою:

a 15 = 2,3 + (15-1) · 3,7 = 54,1

Залишилося підставити всі елементи у формулу суми арифметичної прогресії та порахувати відповідь:

Відповідь: 423.

До речі, якщо у формулу суми замість a nпросто підставимо формулу n-го члена, отримаємо:

Наведемо подібні, отримаємо нову формулу суми членів арифметичної прогресії:

Як бачимо, тут не потрібно n-й член a n. У деяких завданнях ця формула чудово рятує, так... Можна цю формулу запам'ятати. А можна в потрібний момент просто вивести її, як тут. Адже формулу суми і формулу n-го члена треба пам'ятати.)

Тепер завдання у вигляді короткого шифрування):

3. Знайти суму всіх позитивних двоцифрових чисел, кратних трьом.

Ось як! Ні тобі першого члена, ні останнього, ні прогресії взагалі... Як жити?

Прийде думати головою і витягати з умови всі елементи суми арифметичної прогресії. Що таке двоцифрові числа - знаємо. З двох циферок складаються.) Яке двозначне число буде першим? 10, треба думати.) А останнєдвоцифрове число? 99, зрозуміло! За ним уже тризначні підуть...

Кратні трьом... Гм... Це такі числа, які діляться на три націло, ось! Десятка не ділиться на три, 11 не ділиться... 12... ділиться! Так, дещо вимальовується. Вже можна записати ряд за умовою завдання:

12, 15, 18, 21, ... 96, 99.

Чи буде цей ряд арифметичною прогресією? Звісно! Кожен член відрізняється від попереднього на трійку. Якщо члену додати 2, чи 4, скажімо, результат, тобто. нове число, що вже не поділиться націло на 3. До купи можна відразу і різницю арифметичної прогресії визначити: d=3.Стане в нагоді!)

Отже, можна сміливо записати деякі параметри прогресії:

А який буде номер nостаннього члена? Той, хто думає, що 99 – фатально помиляється... Номери – вони завжди поспіль йдуть, а члени у нас – через трійку перескакують. Чи не збігаються вони.

Тут два шляхи вирішення. Один шлях – для надпрацьовитих. Можна розписати прогресію, весь ряд чисел, і порахувати пальчиком кількість членів. Другий шлях - для вдумливих. Потрібно згадати формулу n-го члена. Якщо формулу застосувати до нашого завдання, то отримаємо, що 99 - це тридцятий член прогресії. Тобто. n = 30.

Дивимося на формулу суми арифметичної прогресії:

Дивимося, і радіємо.) Ми витягли з умови завдання все необхідне розрахунку суми:

a 1= 12.

a 30= 99.

S n = S 30.

Залишається елементарна арифметика. Підставляємо числа у формулу та вважаємо:

Відповідь: 1665

Ще один тип популярних завдань:

4. Дана арифметична прогресія:

-21,5; -20; -18,5; -17; ...

Знайти суму членів із двадцятого по тридцять четвертий.

Дивимося на формулу суми і... засмучуємось.) Формула, нагадаю, вважає суму з першогочлена. А в завданні треба рахувати суму з двадцятого...Чи не спрацює формула.

Можна, звичайно, розписати всю прогресію до ряду, та поскладувати члени з 20 по 34. Але... якось тупо і довго виходить, правда?)

Є елегантніше рішення. Розіб'ємо наш ряд на дві частини. Перша частина буде з першого члена до дев'ятнадцятого.Друга частина - з двадцятого до тридцять четвертого.Зрозуміло, що якщо ми порахуємо суму членів першої частини S 1-19, та складемо із сумою членів другої частини S 20-34, отримаємо суму прогресії з першого члена по тридцять четвертий S 1-34. Ось так:

S 1-19 + S 20-34 = S 1-34

Звідси видно, що знайти суму S 20-34можна простим відніманням

S 20-34 = S 1-34 - S 1-19

Обидві суми у правій частині вважаються з першогочлена, тобто. до них цілком застосовна стандартна формула суми. Приступаємо?

Витягуємо з умови завдання парметри прогресії:

d = 1,5.

a 1= -21,5.

Для розрахунку сум перших 19 та перших 34 членів нам потрібні будуть 19-й та 34-й члени. Вважаємо їх за формулою n-го члена, як у задачі 2:

a 19= -21,5 + (19-1) · 1,5 = 5,5

a 34= -21,5 + (34-1) · 1,5 = 28

Залишається нічого. Від суми 34 членів відібрати суму 19 членів:

S 20-34 = S 1-34 - S 1-19 = 110,5 - (-152) = 262,5

Відповідь: 262,5

Одне важливе зауваження! У вирішенні цього завдання є дуже корисна фішка. Замість прямого розрахунку того, що потрібно (S 20-34),ми порахували те, що, здавалося б, не потрібне - S 1-19 .А вже потім визначили і S 20-34, Відкинувши від повного результату непотрібне. Такий "фінт вухами" часто рятує в злих завданнях.)

У цьому уроці ми розглянули завдання, на вирішення яких достатньо розуміти сенс суми арифметичної прогресії. Ну і пару формул знати треба.)

Практична порада:

При вирішенні будь-якого завдання на суму арифметичної прогресії рекомендую відразу виписувати дві основні формули цієї теми.

Формулу n-го члена:

Ці формули одразу підкажуть, що потрібно шукати, у якому напрямку думати, щоб вирішити завдання. Допомагає.

А тепер – завдання для самостійного вирішення.

5. Знайти суму всіх двоцифрових чисел, які не діляться націло на три.

Круто?) Підказка прихована у зауваженні до завдання 4. Та й завдання 3 допоможе.

6. Арифметична прогресія задана умовою: a 1 = -5,5; an+1 = an+0,5. Знайдіть суму перших 24 її членів.

Незвично?) Це рекурентна формула. Про неї можна прочитати у попередньому уроці. Не ігноруйте посилання, такі завдання в ДПА часто зустрічаються.

7. Вася накопичив до Свята грошей. Цілих 4550 рублів! І вирішив подарувати найулюбленішій людині (собі) кілька днів щастя). Пожити гарно, ні в чому не відмовляючи. Витратити в перший день 500 рублів, а кожного наступного дня витрачати на 50 рублів більше, ніж у попередній! Поки не скінчиться запас грошей. Скільки днів щастя вийшло у Васі?

Складно?) Допоможе додаткова формула із завдання 2.

Відповіді (безладно): 7, 3240, 6.

Якщо Вам подобається цей сайт...

До речі, у мене є ще кілька цікавих сайтів для Вас.)

Можна потренуватися у вирішенні прикладів та дізнатися свій рівень. Тестування з миттєвою перевіркою. Вчимося – з інтересом!)

можна познайомитися з функціями та похідними.

Завдання з арифметичної прогресії існували вже у давнину. Вони з'являлися та вимагали рішення, оскільки мали практичну необхідність.

Так, в одному з папірусів Стародавнього Єгипту, що має математичний зміст, - папірусі Райнда (XIX століття до нашої ери) - міститься таке завдання: розділи десять мір хліба на десять осіб, за умови якщо різниця між кожним з них становить одну восьму міру».

І на математичних працях древніх греків зустрічаються витончені теореми, які стосуються арифметичної прогресії. Так, Гіпсікл Олександрійський (ІІ століття склало чимало цікавих завдань і додало чотирнадцяту книгу до «Початків» Евкліда, сформулював думку: «В арифметичній прогресії, що має парне число членів, сума членів 2-ої половини більша за суму членів 1-ої на квадраті 1/ 2 числа членів».

Позначається послідовність an. Числа послідовності називаються її членами і позначаються зазвичай літерами з індексами, які вказують порядковий номер цього члена (a1, a2, a3 … читається: «a 1», «a 2», «a 3» і так далі ).

Послідовність може бути нескінченною чи кінцевою.

А що таке арифметична прогресія? Під нею розуміють одержувану додаванням попереднього члена (n) з тим самим числом d, що є різницею прогресії.

Якщо d<0, то мы имеем убывающую прогрессию. Если d>0, то така прогресія вважається зростаючою.

Арифметична прогресія називається кінцевою, якщо враховуються лише кілька її перших членів. За дуже великої кількості членів це вже нескінченна прогресія.

Задається будь-яка арифметична прогресія наступною формулою:

an =kn+b, причому b і k - деякі числа.

Абсолютно вірне твердження, яке є зворотним: якщо послідовність задається подібною формулою, то це точно арифметична прогресія, яка має властивості:

1. Кожен член прогресії - середнє арифметичне попереднього члена та наступного.
2. Назад: якщо, починаючи з другого, кожен член - середнє арифметичне попереднього члена і наступного, тобто. якщо виконується умова, то ця послідовність - арифметична прогресія. Ця рівність одночасно є ознакою прогресії, тому його, як правило, називають характеристичною властивістю прогресії.
   Так само правильна теорема, яка відбиває це властивість: послідовність - арифметична прогресія лише тому випадку, якщо це рівність правильне кожного з членів послідовності, починаючи з другого.

Характеристичне властивість чотирьох будь-яких чисел арифметичної прогресії може бути виражено формулою an + am = ak + al, якщо n + m = k + l (m, n, k - числа прогресії).

В арифметичній прогресії будь-який необхідний (N-й) член можна знайти, застосовуючи таку формулу:

Наприклад: перший член (a1) в арифметичній прогресії заданий і дорівнює трьом, а різниця (d) дорівнює чотирьом. Знайти треба сорок п'ятий член цієї прогресії. a45 = 1 +4 (45-1) = 177

Формула an = ak + d(n - k) дозволяє визначити n-й член арифметичної прогресії через будь-який її k-ий член за умови, якщо він відомий.

Сума членів арифметичної прогресії (мається на увазі перші n членів кінцевої прогресії) обчислюється так:

Sn = (a1+an) n/2.

Якщо відомий і перший член, то обчислення зручна інша формула:

Sn = ((2a1+d(n-1))/2)*n.

Сума арифметичної прогресії, що містить n членів, підраховується таким чином:

Вибір формул для розрахунків залежить від умов завдань та вихідних даних.

Натуральний ряд будь-яких чисел, як-от 1,2,3,...,n,...- найпростіший приклад арифметичної прогресії.

Крім арифметичної прогресії існує ще й геометрична, яка має свої властивості та характеристики.

Тип уроку:Вивчення нового матеріалу.

Цілі уроку:

• розширення та поглиблення уявлень учнів про завдання, які вирішуються з використанням арифметичної прогресії; організація пошукової діяльності учнів під час виведення формули суми перших n членів арифметичної прогресії;
• розвиток умінь самостійно набувати нових знань, використовувати для досягнення поставленого завдання вже отримані знання;
• вироблення бажання та потреби узагальнювати отримані факти, розвиток самостійності.

Завдання:

• узагальнити та систематизувати наявні знання на тему “Арифметична прогресія”;
• вивести формули для обчислення суми n перших членів арифметичної прогресії;
• навчити застосовувати отримані формули під час вирішення різних завдань;
• звернути увагу учнів на порядок дій при знаходженні значення числового виразу.

Обладнання:

• картки із завданнями для роботи в групах та парах;
• оцінний лист;
• презентація"Арифметична прогресія".

I. Актуалізація опорних знань.

1. Самостійна робота у парах.

1-й варіант:

Дайте визначення арифметичної прогресії. Запишіть рекурентну формулу, за допомогою якої задається арифметична прогресія. Привіт приклад арифметичної прогресії та вкажіть її різницю.

2-й варіант:

Запишіть формулу n члена арифметичної прогресії. Знайдіть 100-й член арифметичної прогресії ( a n}: 2, 5, 8 …
У цей час два учні на зворотному боці дошки готують відповіді на ці питання.
Учні оцінюють роботу партнера, звіряючи з дошкою. (Листочки з відповідями здають).

2. Ігровий момент.

Завдання 1.

Вчитель.Я задумала деяку арифметичну прогресію. Поставте мені лише два питання, щоб після відповідей ви швидко змогли б назвати 7-й член цієї прогресії. (1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15…)

Запитання учнів.

1. Чому дорівнює шостий член прогресії і чому дорівнює різниця?
2. Чому дорівнює восьмий член прогресії і чому дорівнює різниця?

Якщо питань більше не піде, то вчитель може стимулювати їх - "заборона" на d (різницю), тобто не дозволяється запитувати чому дорівнює різниця. Можна поставити запитання: чому дорівнює 6-й член прогресії та чому дорівнює 8-й член прогресії?

Завдання 2.

На дошці записано 20 чисел: 1, 4, 7 10, 13, 16, 19, 22, 25, 28, 31, 34, 37, 40, 43, 46, 49, 52, 55, 58.

Вчитель стоїть спиною до дошки. Учні називають номер числа, а вчитель миттєво називає саме число. Поясніть, як це мені вдається?

Вчитель пам'ятає формулу n-го члена a n = 3n - 2і, підставляючи значення n, знаходить відповідні значення a n.

ІІ. Постановка навчальної задачі.

Пропоную вирішити старовинне завдання, що відноситься до II тисячоліття до нашої ери, знайдену в єгипетських папірусах.

Завдання:“Нехай тобі сказано: розділи 10 заходів ячменю між 10 людьми, різниця між кожною людиною та її сусідом дорівнює 1/8 міри”.

• Як це завдання пов'язані з темою арифметична прогресія? (Кожен наступний отримує на 1/8 міри більше, значить різницю d=1/8, 10 чоловік, отже n=10.)
• А що, на вашу думку, означає число 10 заходів? (Сума всіх членів прогресії.)
• Що ще необхідно знати, щоб було легко та просто розділити ячмінь згідно з умовою завдання? (Перший член прогресії.)

Завдання уроку- Отримання залежності суми членів прогресії від їх числа, першого члена і різниці, і перевірка того, чи правильно в давнину вирішували поставлене завдання.

Перш ніж зробити висновок формули, подивимося, як вирішували завдання давні єгиптяни.

А вирішували її так:

1) 10 мір: 10 = 1 міра – середня частка;
2) 1 міра ∙ = 2 заходи – подвоєна середнячастка.
Подвоєна середнячастка – це сума часток 5-го та 6-го чоловік.
3) 2 заходи – 1/8 міри = 1 7/8 міри – подвоєна частка п'ятої людини.
4) 1 7/8: 2 = 5/16 - частка п'ятого; і так далі можна знайти частку кожної попередньої та наступної людини.

Отримаємо послідовність:

ІІІ. Розв'язання поставленого завдання.

1. Робота у групах

Перша група:Знайти суму 20 послідовних натуральних чисел: S 20 =(20+1)∙10 =210.

Загалом

Друга група:Знайти суму натуральних чисел від 1 до 100 (Легенда про маленького Гаусса).

S 100 = (1+100) ∙ 50 = 5050

Висновок:

ІІІ-я група:Знайти суму натуральних чисел від 1 до 21.

Рішення: 1+21=2+20=3+19=4+18…

Висновок:

IV-я група:Знайти суму натуральних чисел від 1 до 101.

Висновок:

Цей спосіб вирішення розглянутих завдань називається “Метод Гаусса”.

2. Кожна група представляє розв'язання задачі на дошці.

3. Узагальнення запропонованих рішень для довільної арифметичної прогресії:

a 1 , a 2 , a 3 , ..., a n-2, a n-1, a n.
S n =a 1 + a 2 + a 3 + a 4 +…+ a n-3 + an-2 + an-1 + an .

Знайдемо цю суму розмірковуючи аналогічно:

4. Вирішили ми поставлене завдання?(Так.)

IV. Первинне осмислення та застосування отриманих формул під час вирішення завдань.

1. Перевірка розв'язання старовинної задачі за формулою.

2. Застосування формули під час вирішення різних задач.

3. Вправи формування вміння застосування формули під час вирішення задач.

А) №613

Дано: ( а n) -арифметична прогресія;

(а n): 1, 2, 3, …, 1500

Знайти: S 1500

Рішення: , а 1 = 1, а 1500 = 1500,

Б) Дано: ( а n) -арифметична прогресія;
(а n): 1, 2, 3, …
S n = 210

Знайти: n
Рішення:

V. Самостійна робота із взаємоперевіркою.

Денис вступив на роботу кур'єром. У перший місяць його зарплата становила 200 рублів, кожен наступний вона підвищувалася на 30 рублів. Скільки всього він заробив за рік?

Дано: ( а n) -арифметична прогресія;
а 1 = 200, d = 30, n = 12
Знайти: S 12
Рішення:

Відповідь: 4380 рублів отримав Денис протягом року.

VI. Інструктаж за домашнім завданням.

1. п. 4.3 - вивчити висновок формули.
2. №№ 585, 623 .
3. Скласти завдання, яке вирішувалося б з використанням формули суми n перших членів арифметичної прогресії.

VII. Підбиття підсумків уроку.

1. Оціночний лист

2. Продовжи пропозиції

• Сьогодні на уроці я дізнався…
• Вивчені формули …
• Я вважаю що …

3. Чи зможеш знайти суму чисел від 1 до 500? Яким методом вирішуватимеш це завдання?

Список літератури.

1. Алгебра, 9-й клас. Підручник для загальноосвітніх установ. За ред. Г.В. Дорофєєва.М.: "Освіта", 2009.

Отже, сядемо і почнемо писати якісь числа. Наприклад:
Писати можна будь-які числа, і може бути скільки завгодно (у разі їх). Скільки б чисел ми не написали, ми завжди можемо сказати, яке з них перше, яке друге і так далі до останнього, тобто можемо їх пронумерувати. Це і є приклад числової послідовності:

Числова послідовність
Наприклад, для нашої послідовності:

Присвоєний номер характерний лише однієї числа послідовності. Іншими словами, у послідовності немає трьох других чисел. Друге число (як і число) завжди одне.
Число з номером називається членом послідовності.

Всю послідовність ми зазвичай називаємо якоюсь літерою (наприклад,), і кожен член цієї послідовності - тією ж літерою з індексом, що дорівнює номеру цього члена: .

У нашому випадку:

Припустимо, у нас є числова послідовність, у якій різниця між сусідніми числами однакова і дорівнює.
Наприклад:

і т.д.
Така числова послідовність називається арифметичною прогресією.
Термін «прогресія» було запроваджено римським автором Боецієм ще шостому столітті і розумівся у ширшому значенні, як нескінченна числова послідовність. Назва «арифметична» було перенесено з теорії безперервних пропорцій, якими займалися давні греки.

Це числова послідовність, кожен член якої дорівнює попередньому, складеному з тим самим числом. Це число називається різницею арифметичної прогресії та позначається.

Спробуй визначити, які числові послідовності є арифметичною прогресією, а які:

a)
b)
c)
d)

Розібрався? Порівняємо наші відповіді:
Єарифметичною прогресією – b, c.
Не єарифметичною прогресією – a, d.

Повернемося до заданої прогресії () і спробуємо знайти значення її члена. Існує дваспособу його знаходження.

1. Спосіб

Ми можемо додавати до попереднього значення числа прогресії, поки не дійдемо до члена прогресії. Добре, що підсумувати нам залишилося небагато – лише три значення:

Отже, -ой член описаної арифметичної прогресії дорівнює.

2. Спосіб

А якщо нам потрібно було б знайти значення -го члена прогресії? Підсумовування зайняло б у нас не одну годину, і не факт, що ми не помилилися б при складанні чисел.
Зрозуміло, математики вигадали спосіб, у якому не потрібно додавати різницю арифметичної прогресії до попереднього значення. Придивись уважно до намальованого малюнка… Напевно, ти вже помітив якусь закономірність, а саме:

Наприклад, подивимося, з чого складається значення члена даної арифметичної прогресії:


Іншими словами:

Спробуй самостійно знайти у такий спосіб значення члена даної арифметичної прогресії.

Розрахував? Порівняй свої записи з відповіддю:

Зверніть увагу, що в тебе вийшло таке ж число, як і в попередньому способі, коли ми послідовно додавали до попереднього значення членів арифметичної прогресії.
Спробуємо «знеособити» цю формулу – наведемо її у загальний вигляд і отримаємо:

Арифметичні прогресії бувають зростаючі, а бувають спадні.

Зростаючі- прогресії, у яких кожне наступне значення членів більше попереднього.
Наприклад:

Знижені- прогресії, у яких кожне наступне значення членів менше попереднього.
Наприклад:

Виведена формула застосовується для членів як у зростаючих, і у спадних членах арифметичної прогресії.
Перевіримо це практично.
Нам дана арифметична прогресія, що складається з наступних чисел: Перевіримо, яке вийде число даної арифметичної прогресії, якщо при його розрахунку використовувати нашу формулу:

Тому що:

Таким чином, ми переконалися, що формула діє як у спадній, так і в зростаючій арифметичній прогресії.
Спробуй самостійно знайти члени цієї арифметичної прогресії.

Порівняємо отримані результати:

Властивість арифметичної прогресії

Ускладнимо завдання - виведемо властивість арифметичної прогресії.
Припустимо, нам дано таку умову:
- арифметична прогресія, знайти значення.
Легко, скажеш ти і почнеш вважати за вже відомою тобі формулою:

Нехай, а тоді:

Абсолютно вірно. Виходить ми спочатку знаходимо, потім додаємо його до першого числа і отримуємо шукане. Якщо прогресія представлена ​​невеликими значеннями, то нічого складного в цьому немає, а якщо нам за умови дані числа? Погодься, є ймовірність помилитися у обчисленнях.
А тепер подумай, чи можна вирішити це завдання в одну дію з використанням будь-якої формули? Звичайно, так, і саме її ми спробуємо зараз вивести.

Позначимо шуканий член арифметичної прогресії як формула його знаходження нам відома - це та сама формула, виведена нами на початку:
тоді:

• попередній член прогресії це:
• наступний член прогресії це:

Підсумуємо попередній та наступний члени прогресії:

Виходить, що сума попереднього та наступного членів прогресії – це подвоєне значення члена прогресії, що перебуває між ними. Іншими словами, щоб знайти значення члена прогресії при відомих попередніх та послідовних значеннях, необхідно скласти їх та розділити на.

Все вірно, ми отримали це число. Закріпимо матеріал. Вважай значення для прогресії самостійно, адже це зовсім нескладно.

Молодець! Ти знаєш про прогрес майже всі! Залишилося дізнатися тільки одну формулу, яку за легендами легко вивів для себе один з найбільших математиків усіх часів, «король математиків» - Карл Гаус...

Коли Карлу Гауссу було 9 років, учитель, зайнятий перевіркою робіт учнів інших класів, поставив на уроці таке завдання: «Порахувати суму всіх натуральних чисел від до (за іншими джерелами до) включно». Яке ж було здивування вчителя, коли один із його учнів (це і був Карл Гаусс) через хвилину дав правильну відповідь на поставлене завдання, при цьому більшість однокласників сміливця після довгих підрахунків отримали неправильний результат.

Юний Карл Гаусс помітив деяку закономірність, яку легко помітиш і ти.
Припустимо, у нас є арифметична прогресія, що складається з членів: Нам необхідно знайти суму даних членів арифметичної прогресії. Звичайно, ми можемо вручну підсумувати всі значення, але що робити, якщо в завданні потрібно буде знайти суму її членів, як це шукав Гаус?

Зобразимо задану нам прогресію. Придивись уважно до виділених чисел та спробуй зробити з ними різні математичні дії.


Спробував? Що ти помітив? Правильно! Їхні суми рівні

А тепер дай відповідь, скільки всього набереться таких пар у заданій нам прогресії? Звичайно, рівно половина всіх чисел, тобто.
Виходячи з того, що сума двох членів арифметичної прогресії дорівнює, а подібних рівних пар ми отримуємо, що загальна сума дорівнює:
.
Таким чином, формула для суми перших членів будь-якої арифметичної прогресії буде такою:

У деяких завданнях нам невідомий член, але відома різниця прогресії. Спробуй підставити формулу суми, формулу -го члена.
Що в тебе вийшло?

Молодець! Тепер повернемося до завдання, яке задали Карлу Гаусс: порахуй самостійно, чому дорівнює сума чисел, починаючи від -го, і сума чисел починаючи від -го.

Скільки у тебе вийшло?
Гаус вийшов, що сума членів дорівнює, а сума членів. Чи ти так вирішував?

Насправді формула суми членів арифметичної прогресії була доведена давньогрецьким вченим Діофантом ще в 3 столітті, та й протягом усього цього часу дотепні люди користувалися властивостями арифметичної прогресії.
Наприклад, уяви Стародавній Єгипет і наймасштабніше будівництво того часу - будівництво піраміди ... На малюнку представлена ​​одна її сторона.

Де тут прогресія скажеш ти? Подивися уважно та знайди закономірність у кількості піщаних блоків у кожному ряді стіни піраміди.


Чим не арифметична прогресія? Порахуй, скільки всього блоків необхідно для будівництва однієї стіни, якщо в основу кладеться цегла. Сподіваюся, ти не вважатимеш, водячи пальцем по монітору, ти ж пам'ятаєш останню формулу і все, що ми говорили про арифметичну прогресію?

У разі прогресія виглядає так: .
Різниця арифметичної прогресії.
Кількість членів арифметичної прогресії.
Підставимо останні формули наші дані (порахуємо кількість блоків 2 способами).

Спосіб 1.

Спосіб 2.

А тепер можна і на моніторі порахувати: порівняй отримані значення з тією кількістю блоків, яка є в нашій піраміді. Зійшлося? Молодець, ти освоїв суму членів арифметичної прогресії.
Звичайно, з блоків у підставі піраміду не побудуєш, а от із? Спробуй розрахувати, скільки необхідно піщаної цегли, щоб побудувати стіну з такою умовою.
Впорався?
Вірна відповідь - блоків:

Тренування

Завдання:

1. Маша приходить у форму до літа. Щодня вона збільшує кількість присідань. Скільки разів присідатиме Маша через тижні, якщо на першому тренуванні вона зробила присідань.
2. Якою є сума всіх непарних чисел, що містяться в.
3. Лісоруби при зберіганні колод укладають їх таким чином, що кожен верхній шар містить одну колоду менше, ніж попередній. Скільки колод знаходиться в одній кладці, якщо основою кладки є колод.

Відповіді:

1. Визначимо параметри арифметичної прогресії. В даному випадку
   (Тижня = днів).

   Відповідь:Через два тижні Маша повинна присідати щодня.

2. Перше непарне число, останнє число.
   Різниця арифметичної прогресії.
   Кількість непарних чисел в - половина, проте, перевіримо цей факт, використовуючи формулу знаходження члена арифметичної прогресії:

   У числах справді міститься непарних чисел.
   Наявні дані підставимо у формулу:

   Відповідь:Сума всіх непарних чисел, що містяться, дорівнює.

3. Згадаймо завдання для піраміди. Для нашого випадку a , так як кожен верхній шар зменшується на одну колоду, то всього в купі шарів, тобто.
   Підставимо дані у формулу:

   Відповідь:У кладці знаходиться колод.

Підведемо підсумки

1. - Чисельна послідовність, в якій різниця між сусідніми числами однакова і дорівнює. Вона буває зростаючою та спадною.
2. Формула знаходження-го члена арифметичної прогресії записується формулою - , де - Число чисел в прогресії.
3. Властивість членів арифметичної прогресії- де - кількість чисел у прогресії.
4. Суму членів арифметичної прогресіїможна знайти двома способами:
   
   де - кількість значень.

АРИФМЕТИЧНА ПРОГРЕСІЯ. СЕРЕДНІЙ РІВЕНЬ

Числова послідовність

Давай сядемо і почнемо писати якісь числа. Наприклад:

Писати можна будь-які числа, і їх може бути скільки завгодно. Але завжди можна сказати, яке з них перше, яке друге і так далі, тобто, можемо їх пронумерувати. Це і є приклад числової послідовності.

Числова послідовність- це безліч чисел, кожному з яких можна надати унікальний номер.

Іншими словами, кожному числу можна поставити у відповідність якесь натуральне число, причому єдине. І цей номер ми не надамо більше жодному іншому числу з даної множини.

Число з номером називається членом послідовності.

Всю послідовність ми зазвичай називаємо якоюсь літерою (наприклад,), і кожен член цієї послідовності - тією ж літерою з індексом, що дорівнює номеру цього члена: .

Дуже зручно, якщо член послідовності можна задати який-небудь формулою. Наприклад, формула

задає послідовність:

А формула – таку послідовність:

Наприклад, арифметичною прогресією є послідовність (перший член тут дорівнює, а різниця). Або (, різниця).

Формула n-го члена

Рекурентною ми називаємо таку формулу, в якій щоб дізнатися член, потрібно знати попередній або кілька попередніх:

Щоб знайти за такою формулою, наприклад, член прогресії, нам доведеться обчислити попередні дев'ять. Наприклад, хай. Тоді:

Ну що, зрозуміло тепер якась формула?

У кожному рядку ми додаємо, помножене на якесь число. На яке? Дуже просто: це номер поточного члена мінус:

Тепер набагато зручніше, правда? Перевіряємо:

Виріши сам:

В арифметичній прогресії знайти формулу n-го члена та знайти сотий член.

Рішення:

Перший член дорівнює. А чому дорівнює різниця? А ось чому:

(Вона тому і називається різницею, що дорівнює різниці послідовних членів прогресії).

Отже, формула:

Тоді сотий член дорівнює:

Чому дорівнює сума всіх натуральних чисел від до?

За легендою великий математик Карл Гаусс, будучи 9-річним хлопчиком, порахував цю суму за кілька хвилин. Він зауважив, що сума першого та останнього числа дорівнює, сума другого та передостаннього – теж, сума третього та 3-го з кінця – теж, і так далі. Скільки всього набереться таких пар? Правильно, рівно половина кількості всіх чисел, тобто. Отже,

Загальна формула для суми перших членів будь-якої арифметичної прогресії буде такою:

Приклад:
Знайдіть суму всіх двоцифрових чисел, кратних.

Рішення:

Перше таке число – це. Кожне наступне виходить додаванням до попереднього числа. Таким чином, цікаві для нас числа утворюють арифметичну прогресію з першим членом і різницею.

Формула члена для цієї прогресії:

Скільки членів у прогресії, якщо всі вони мають бути двозначними?

Дуже легко: .

Останній член прогресії дорівнюватиме. Тоді сума:

Відповідь: .

Тепер виріши сам:

1. Щодня спортсмен пробігає на м більше, ніж у попередній день. Скільки всього кілометрів він пробіжить за тижні, якщо першого дня він пробіг км?
2. Велосипедист проїжджає щодня на км більше, ніж попереднього. Першого дня він проїхав км. Скільки днів йому треба їхати, щоб подолати кілометри? Скільки кілометрів він проїде за останній день шляху?
3. Ціна холодильника в магазині щорічно зменшується на ту саму суму. Визначте, на скільки щороку зменшувалася ціна холодильника, якщо виставлений на продаж за рублів через шість років був проданий за рублів.

Відповіді:

1. Тут найголовніше - розпізнати арифметичну прогресію та визначити її параметри. У цьому випадку (тижня = днів). Визначити потрібно суму перших членів цієї прогресії:
   .
   Відповідь:
2. Тут дано: треба знайти.
   Очевидно, потрібно використовувати ту саму формулу суми, що й у попередньому завданні:
   .
   Підставляємо значення:

   Корінь, очевидно, не підходить, отже, відповідь.
   Порахуємо шлях, пройдений за останній день за допомогою формули члена:
   (Км).
   Відповідь:

3. Дано: . Знайти: .
   Простіше не буває:
   (Руб).
   Відповідь:

АРИФМЕТИЧНА ПРОГРЕСІЯ. КОРОТКО ПРО ГОЛОВНЕ

Це числова послідовність, у якій різниця між сусідніми числами однакова і дорівнює.

Арифметична прогресія буває зростаючою () та спадною ().

Наприклад:

Формула знаходження n-ого члена арифметичної прогресії

записується формулою, де - кількість чисел у прогресії.

Властивість членів арифметичної прогресії

Воно дозволяє легко знайти член прогресії, якщо відомі його сусідні члени – де – кількість чисел у прогресії.

Сума членів арифметичної прогресії

Існує два способи знаходження суми:

Де – кількість значень.

Де – кількість значень.

ЗАЛИШЕНІ 2/3 СТАТТІ ДОСТУПНІ ТІЛЬКИ УЧНЯМ YOUCLEVER!

Стати учнем YouClever,

Підготуватися до ОДЕ або ЄДІ з математики за ціною "чашка кави на місяць",

А також отримати безстроковий доступ до підручника "YouClever", Програми підготовки (решітника) "100gia", необмеженого пробного ЄДІ та ОДЕ, 6000 завдань з розбором рішень та до інших сервісів YouClever та 100gia.