57
Некоторые задачи на прогрессии
В. П. Лебедев
В этой статье приведены характерные теоремы и разобраны задачи на прогрессии, предлагаемые наступительных экзаменах вузы.
Два основных свойств прогрессии
I. В арифметической прогрессии каждой ее член (кроме первого и последнего), умноженный на два, равен сумме ряда стоянных, то есть
Верно и обратное утверждение: если в последовательности чисел каждой ее член (кроме первого и последнего), умноженный на два, равен сумме ряда стоянных, то эта последовательность есть арифметическая прогрессия.
Доказательство. По определению арифметической прогрессии и , складывая эти выражения, получим . Обратно, пусть , тогда .
Подставляя в последнее равенство и обозначая через , получаем
По определению это и означает, что — арифметическая прогрессия.
II. В геометрической прогрессии квадрат любого ее член (кроме первого и последнего) равен произведению его соседних членов, то есть
Обратно, если в последовательности чисел квадрат каждой из них (кроме первого и последнего) равен произведению ряда стоянных, то эта последовательность есть геометрическая прогрессия.
Доказательства этих утверждений самостояльно.
Задание и их решения
Задание 1. Найти арифметическую прогрессию, в котором сумма первого n членов равна .
Решение. Используя формулу суммы членов арифметической прогрессии, получим, что при любом n должно выполнять равенство
Отсюда
Это выражение не будет зависеть от n только при . Значит, в исключой прогрессии , и прогрессия имеет вид 1, 3, 5, 7,…
Этот же результат можно получить инчае:
Задание 2. Модум ли числа 1, , 3 быть иленими одной арифметической прогрессии?
Решение. Что эти числа составляют арифметическую прогрессию, причем , и . Тогда
Отсюда
58
Решая последние равенства относительно , получим
что невозможно, так как следа стоит число рациональное, справа — irrationalное.
Задача 3. При каком условии при числа , и является целым одной арифметической прогрессии?
Решение. Пусть — исходная прогрессия, причем , и . Тогда , и . Исключим из этих равенств :
Разделив почленно эти равенства, получим
Поскольку числа , и целые, то должно быть рациональным числом.
Легко проверить, что если , где и — целые, то можно подобрать арифметическую прогрессию с членами , , (доказhte!).
Задача 4. Доказите, что между каждыми двумя последовательными членами геометрической прогрессии положительным и целым можно оставить по чисел так, что все последовательность составим геометрическую прогрессию.
Решение. Обозначим члены прогрессии через , , , …, , … Определим знаменатель исходной прогрессии по первому ее члену и -му ( членов надоставить):
откуда . Последовательность будет иметь вид
Между числа и встречаются тоже членов так, что образуется геометрическая прогрессия со значением и так далее.
По условиям задачи
значит, все последовательность составит геометрическую прогрессию со значением и так далее.
Задача 5. Найти знаменатель геометрической прогрессии, в котором каждый член, начиная со второго, равен разности двух соседних (следующей и предыдущей).
Решение. Пусть прогрессия имеет вид .
Из равенства
находим
откуда
Задача 6. Найти условия, при которых квадраты трех последовательных членов арифметической прогрессии являются прямыми последовательными членами геометрической прогрессии.
Решение. Пусть — три последовательных члена арифметической прогрессии. Если квадраты этих чисел составляют геометрическую прогрессию, то
откуда
Если , то .
Если , то .
Итак, либо , либо .