18.3 Ciąg arytmetyczny
Kartkówka
Grupa A
Zadanie 1 (1 pkt)
Ciąg arytmetyczny ma dwadzieścia wyrazów. Ostatni wyraz jest równy 40, a przedostatni wynosi 34. Oblicz pierwszy wyraz tego ciągu.
Pierwszy wyraz tego ciągu wynosi $a_1 = -74$.
Obliczenie różnicy ciągu $r$:\[ r = a_n - a_{n-1} \]\[ r = 40 - 34 \]\[ r = 6 \]Obliczenie pierwszego wyrazu $a_1$:
Korzystamy ze wzoru na $n$-ty wyraz ciągu arytmetycznego:\[ a_n = a_1 + (n-1) \cdot r \]Przekształcamy wzór, aby znaleźć $a_1$:\[ a_1 = a_n - (n-1) \cdot r \]Podstawiamy dane: $n=20$, $a_n=40$, $r=6$:\[ a_1 = 40 - (20-1) \cdot 6 \]\[ a_1 = 40 - 19 \cdot 6 \]\[ a_1 = 40 - 114 \]\[ a_1 = -74 \]
Zadanie 2 (3 pkt)
Wykaz, że ciąg $(\sqrt{3}-2, \sqrt{3}, \frac{1}{2-\sqrt{3}})$ jest ciągiem arytmetycznym.
Ciąg $(\sqrt{3}-2, \sqrt{3}, \frac{1}{2-\sqrt{3}})$ jest ciągiem arytmetycznym, ponieważ stała różnica między kolejnymi wyrazami wynosi $2$.
Aby wykazać, że ciąg jest arytmetyczny, należy sprawdzić, czy różnica między kolejnymi wyrazami jest stała.
Oznaczmy wyrazy ciągu jako $a_1, a_2, a_3$:
$a_1 = \sqrt{3}-2$
$a_2 = \sqrt{3}$
$a_3 = \frac{1}{2-\sqrt{3}}$
Najpierw obliczamy różnicę $a_2 - a_1$:\[a_2 - a_1 = \sqrt{3} - (\sqrt{3}-2)\]\[a_2 - a_1 = \sqrt{3} - \sqrt{3} + 2\]\[a_2 - a_1 = 2\]Teraz obliczamy różnicę $a_3 - a_2$. Najpierw uprośćmy wyraz $a_3$:\[a_3 = \frac{1}{2-\sqrt{3}}\]Mnożymy licznik i mianownik przez sprzężenie mianownika:\[a_3 = \frac{1}{2-\sqrt{3}} \cdot \frac{2+\sqrt{3}}{2+\sqrt{3}}\]\[a_3 = \frac{1(2+\sqrt{3})}{2^2 - (\sqrt{3})^2}\]\[a_3 = \frac{2+\sqrt{3}}{4 - 3}\]\[a_3 = \frac{2+\sqrt{3}}{1}\]\[a_3 = 2+\sqrt{3}\]Teraz obliczamy różnicę $a_3 - a_2$:\[a_3 - a_2 = (2+\sqrt{3}) - \sqrt{3}\]\[a_3 - a_2 = 2+\sqrt{3} - \sqrt{3}\]\[a_3 - a_2 = 2\]Ponieważ $a_2 - a_1 = 2$ i $a_3 - a_2 = 2$, różnica między kolejnymi wyrazami jest stała i wynosi $2$. Zatem ciąg jest arytmetyczny.
Zadanie 3 (2 pkt)
Liczby $20$ oraz $17\frac{1}{2}$ są kolejno dwoma początkowymi wyrazami pewnego skończonego ciągu arytmetycznego. Ostatnim wyrazem tego ciągu jest liczba $-50$. Ile wyrazów ma ten ciąg?
Ciąg ten ma $29$ wyrazów.
Mamy dane:
$a_1 = 20$
$a_2 = 17 \frac{1}{2}$
$a_n = -50$
Obliczamy różnicę ciągu $r$:\[ r = a_2 - a_1 \]\[ r = 17 \frac{1}{2} - 20 \]\[ r = \frac{35}{2} - \frac{40}{2} \]\[ r = -\frac{5}{2} \]Korzystamy ze wzoru na $n$-ty wyraz ciągu arytmetycznego $a_n = a_1 + (n-1)r$:\[ a_n = a_1 + (n-1)r \]\[ -50 = 20 + (n-1) \cdot \left(-\frac{5}{2}\right) \]\[ -50 - 20 = (n-1) \cdot \left(-\frac{5}{2}\right) \]\[ -70 = (n-1) \cdot \left(-\frac{5}{2}\right) \]\[ n-1 = \frac{-70}{-\frac{5}{2}} \]\[ n-1 = -70 \cdot \left(-\frac{2}{5}\right) \]\[ n-1 = \frac{140}{5} \]\[ n-1 = 28 \]\[ n = 28 + 1 \]\[ n = 29 \]
Zadanie 4 (7 pkt)
Oblicz pierwszy wyraz i różnicę ciągu arytmetycznego, w którym:
a) $a_{10} = 5$ oraz $a_{20} = 15$
b) $a_4 + a_7 = 10$ oraz $a_6 - a_{10} = -8$
a) Pierwszy wyraz ciągu wynosi $a_1 = -4$, a jego różnica to $r = 1$.
b) Pierwszy wyraz ciągu wynosi $a_1 = -4$, a jego różnica to $r = 2$.
a) Obliczenie różnicy ciągu:\[ a_n = a_1 + (n-1)r \]Wykorzystujemy dane $a_{10} = 5$ i $a_{20} = 15$ do utworzenia układu równań:\[ a_1 + 9r = 5 \]\[ a_1 + 19r = 15 \]Odejmujemy pierwsze równanie od drugiego, aby wyznaczyć $r$:\[ (a_1 + 19r) - (a_1 + 9r) = 15 - 5 \]\[ 10r = 10 \]\[ r = \frac{10}{10} \]\[ r = 1 \]Obliczenie pierwszego wyrazu:
Podstawiamy obliczoną wartość $r$ do pierwszego równania $a_1 + 9r = 5$:\[ a_1 + 9 \cdot 1 = 5 \]\[ a_1 + 9 = 5 \]\[ a_1 = 5 - 9 \]\[ a_1 = -4 \]b) Obliczenie różnicy ciągu:
Wykorzystujemy dane $a_4 + a_7 = 10$ i $a_6 - a_{10} = -8$.
Przekształcamy wyrazy na postać z $a_1$ i $r$:\[ a_4 = a_1 + 3r \]\[ a_7 = a_1 + 6r \]\[ a_6 = a_1 + 5r \]\[ a_{10} = a_1 + 9r \]Podstawiamy do podanych równań:\[ (a_1 + 3r) + (a_1 + 6r) = 10 \]\[ (a_1 + 5r) - (a_1 + 9r) = -8 \]Upraszczamy równania:\[ 2a_1 + 9r = 10 \]\[ -4r = -8 \]Z drugiego równania obliczamy $r$:\[ r = \frac{-8}{-4} \]\[ r = 2 \]Obliczenie pierwszego wyrazu:
Podstawiamy obliczoną wartość $r$ do równania $2a_1 + 9r = 10$:\[ 2a_1 + 9 \cdot 2 = 10 \]\[ 2a_1 + 18 = 10 \]\[ 2a_1 = 10 - 18 \]\[ 2a_1 = -8 \]\[ a_1 = \frac{-8}{2} \]\[ a_1 = -4 \]
Zadanie 5 (9 pkt)
Oblicz, ile jest liczb naturalnych:
a) mniejszych od 120, które są podzielne przez 5
b) należących do przedziału (120, 900), które są podzielne przez 4
c) należących do przedziału (100, 500), których reszta z dzielenia przez 7 jest równa 2.
a) Liczba naturalnych mniejszych od 120, które są podzielne przez 5, wynosi $24$
b) Liczba naturalnych należących do przedziału $(120, 900)$, które są podzielne przez 4, wynosi $194$
c) Liczba naturalnych należących do przedziału $(100, 500)$, których reszta z dzielenia przez 7 jest równa 2, wynosi $57$.
a) Obliczenie liczby naturalnych mniejszych od 120, podzielnych przez 5:Liczby naturalne mniejsze od 120, podzielne przez 5, to $0, 5, 10, \dots, 115$.Jest to ciąg arytmetyczny o pierwszym wyrazie $a_1 = 0$, ostatnim wyrazie $a_n = 115$ i różnicy $r = 5$.Wzór na $n$-ty wyraz ciągu arytmetycznego:\[a_n = a_1 + (n-1)r\]Podstawienie wartości i obliczenie $n$:\[115 = 0 + (n-1) \cdot 5\]\[115 = 5n - 5\]\[120 = 5n\]\[n = \frac{120}{5}\]\[n = 24\]
b) Obliczenie liczby naturalnych należących do przedziału $(120, 900)$, podzielnych przez 4:Liczby naturalne należące do przedziału $(120, 900)$ to $121, 122, \dots, 899$.Pierwszą liczbą naturalną w tym przedziale, podzielną przez 4, jest $124$.Ostatnią liczbą naturalną w tym przedziale, podzielną przez 4, jest $896$.Jest to ciąg arytmetyczny o pierwszym wyrazie $a_1 = 124$, ostatnim wyrazie $a_n = 896$ i różnicy $r = 4$.Wzór na $n$-ty wyraz ciągu arytmetycznego:\[a_n = a_1 + (n-1)r\]Podstawienie wartości i obliczenie $n$:\[896 = 124 + (n-1) \cdot 4\]\[896 - 124 = (n-1) \cdot 4\]\[772 = (n-1) \cdot 4\]\[\frac{772}{4} = n-1\]\[193 = n-1\]\[n = 193 + 1\]\[n = 194\]
c) Obliczenie liczby naturalnych należących do przedziału $(100, 500)$, których reszta z dzielenia przez 7 jest równa 2:Liczby naturalne należące do przedziału $(100, 500)$ to $101, 102, \dots, 499$.Szukamy liczb postaci $7k+2$.Pierwsza liczba naturalna w tym przedziale, postaci $7k+2$, to $107$ ($7 \cdot 15 + 2 = 107$).Ostatnia liczba naturalna w tym przedziale, postaci $7k+2$, to $499$ ($7 \cdot 71 + 2 = 499$).Jest to ciąg arytmetyczny o pierwszym wyrazie $a_1 = 107$, ostatnim wyrazie $a_n = 499$ i różnicy $r = 7$.Wzór na $n$-ty wyraz ciągu arytmetycznego:\[a_n = a_1 + (n-1)r\]Podstawienie wartości i obliczenie $n$:\[499 = 107 + (n-1) \cdot 7\]\[499 - 107 = (n-1) \cdot 7\]\[392 = (n-1) \cdot 7\]\[\frac{392}{7} = n-1\]\[56 = n-1\]\[n = 56 + 1\]\[n = 57\]
Grupa B
Zadanie 1 (1 pkt)
Ciąg arytmetyczny ma dwanaście wyrazów. Ostatni wyraz jest równy 30, a przedostatni wynosi 27. Oblicz pierwszy wyraz tego ciągu.
Pierwszy wyraz tego ciągu wynosi $a_1 = -3$.
Zadanie 2 (3 pkt)
Wykaz, że ciąg $(\sqrt{5}-4, \sqrt{5}, \frac{11}{4-\sqrt{5}})$ jest ciągiem arytmetycznym.
Ciąg $(\sqrt{5}-4, \sqrt{5}, \frac{11}{4-\sqrt{5}})$ jest ciągiem arytmetycznym, ponieważ stała różnica między kolejnymi wyrazami wynosi $4$.
Zadanie 3 (2 pkt)
Liczby $15$ oraz $16\frac{1}{3}$ są kolejno dwoma początkowymi wyrazami pewnego skończonego ciągu arytmetycznego. Ostatnim wyrazem tego ciągu jest liczba $55$. Ile wyrazów ma ten ciąg?
Ciąg ten ma $31$ wyrazów.
Zadanie 4 (7 pkt)
Oblicz pierwszy wyraz i różnicę ciągu arytmetycznego, w którym:
a) $a_{15} = 1$ oraz $a_{25} = 11$
b) $a_2 + a_5 = 18$ oraz $a_3 - a_{7} = -12$
a) Pierwszy wyraz ciągu wynosi $a_1 = -13$, a jego różnica to $r = 1$.
b) Pierwszy wyraz ciągu wynosi $a_1 = \frac{3}{2}$, a jego różnica to $r = 3$.
Zadanie 5 (9 pkt)
Oblicz, ile jest liczb naturalnych:
a) mniejszych od 80, które są podzielne przez 4
b) należących do przedziału (200, 700), które są podzielne przez 6
c) należących do przedziału (250, 800), których reszta z dzielenia przez 9 jest równa 5.
a) Liczba naturalnych mniejszych od 80, które są podzielne przez 4, wynosi $20$
b) Liczba naturalnych należących do przedziału $(200, 700)$, które są podzielne przez 6, wynosi $83$
c) Liczba naturalnych należących do przedziału $(250, 800)$, których reszta z dzielenia przez 9 jest równa 5, wynosi $61$.
