Clasa 9Algebră

Progresii Aritmetice — Teorie, Formule si Exemple

Progresiile aritmetice sunt șiruri în care fiecare termen se obține din cel anterior adăugând o valoare fixă numită rație — de exemplu, 2,5,8,11,2, 5, 8, 11, \ldots cu rația r=3r = 3. Este un capitol central din programa de clasa a 9-a. La examenul de Bacalaureat, Matematica M1, progresiile aritmetice apar frecvent la Subiectul I (5 puncte): calculul termenilor, suma primilor nn termeni sau determinarea rației din condiții date.

Definiție și termenul general

Progresia aritmetică este un șir (an)n1(a_n)_{n \geq 1} în care diferența dintre oricare doi termeni consecutivi este constantă: an+1an=r,n1a_{n+1} - a_n = r, \quad \forall n \geq 1 Rația rRr \in \mathbb{R} poate fi pozitivă, negativă sau zero. Termenul general (formula fundamentală): an=a1+(n1)ra_n = a_1 + (n-1) \cdot r Legând doi termeni oarecare ama_m și ana_n: an=am+(nm)ra_n = a_m + (n-m) \cdot r Monotonie:
  • r>0r > 0: șirul este strict crescător
  • r<0r < 0: șirul este strict descrescător
  • r=0r = 0: șirul este constant
usorTip Bac, Subiectul I
Primii trei termeni ai unei progresii aritmetice sunt 2,5,82, 5, 8. Aflați a20a_{20}.
1
2 puncte
Identificăm a1=2a_1 = 2 și rația r=52=3r = 5 - 2 = 3.
2
3 puncte
a20=a1+19r=2+193=2+57=59a_{20} = a_1 + 19r = 2 + 19 \cdot 3 = 2 + 57 = 59.
mediuTip Bac, Subiectul I
Într-o progresie aritmetică, a5=17a_5 = 17 și a12=38a_{12} = 38. Determinați a1a_1 și rr.
1
3 puncte
Din formula legăturii între doi termeni: r=a12a5125=38177=217=3r = \dfrac{a_{12} - a_5}{12 - 5} = \dfrac{38 - 17}{7} = \dfrac{21}{7} = 3.
2
2 puncte
a1=a54r=1743=1712=5a_1 = a_5 - 4r = 17 - 4 \cdot 3 = 17 - 12 = 5.

Suma primilor n termeni

Formula sumei — două variante echivalente: Sn=n(a1+an)2S_n = \frac{n(a_1 + a_n)}{2} Folosită când cunoști atât a1a_1 cât și ana_n (suma extremelor, înmulțită cu numărul de termeni). Sn=n[2a1+(n1)r]2S_n = \frac{n[2a_1 + (n-1)r]}{2} Folosită când nu cunoști ana_n — doar a1a_1 și rr. Cazuri particulare importante: 1+2++n=n(n+1)21 + 2 + \ldots + n = \frac{n(n+1)}{2} 1+3+5++(2n1)=n21 + 3 + 5 + \ldots + (2n-1) = n^2
usorTip Bac, Subiectul I
Calculați S20S_{20} pentru progresia 2,5,8,2, 5, 8, \ldots
1
Din exercițiul anterior: a1=2a_1 = 2, r=3r = 3, a20=59a_{20} = 59.
2
5 puncte
S20=20(a1+a20)2=20(2+59)2=20612=610S_{20} = \dfrac{20(a_1 + a_{20})}{2} = \dfrac{20 \cdot (2 + 59)}{2} = \dfrac{20 \cdot 61}{2} = 610.
mediuTip Bac, Subiectul I
Suma primilor nn termeni ai unei progresii aritmetice este Sn=3n2nS_n = 3n^2 - n. Aflați a1a_1, rr și ana_n.
1
2 puncte
a1=S1=311=2a_1 = S_1 = 3 \cdot 1 - 1 = 2.
2
2 puncte
a2=S2S1=(122)2=8a_2 = S_2 - S_1 = (12 - 2) - 2 = 8. Deci r=a2a1=82=6r = a_2 - a_1 = 8 - 2 = 6.
3
1 punct
an=SnSn1=3n2n[3(n1)2(n1)]=6n4a_n = S_n - S_{n-1} = 3n^2 - n - [3(n-1)^2 - (n-1)] = 6n - 4. Verificare: a1=64=2a_1 = 6 - 4 = 2

Media aritmetică, simetrie și notații convenabile

Proprietatea de medie aritmetică — fiecare termen (din al doilea) este media aritmetică a vecinilor săi: an=an1+an+12a_n = \frac{a_{n-1} + a_{n+1}}{2} Condiția ca a,b,ca, b, c să fie în P.A.: 2b=a+c2b = a + c Simetria sumei — termenii simetrici față de mijloc au aceeași sumă: a1+an=a2+an1=a_1 + a_n = a_2 + a_{n-1} = \ldots Notații convenabile (reduc calculele):
  • Trei numere în P.A.: ar, a, a+ra - r,\ a,\ a + r (suma lor = 3a3a)
  • Patru numere în P.A.: a3d, ad, a+d, a+3da - 3d,\ a - d,\ a + d,\ a + 3d (suma = 4a4a)
Observație: formula an=a1+(n1)ra_n = a_1 + (n-1)r este o funcție liniară în nn. Graficul punctelor (n,an)(n, a_n) se află pe o dreaptă.
mediuTip Bac, Subiectul I
Trei numere formează o progresie aritmetică și au suma 1818 și produsul 162162. Determinați numerele.
1
2 puncte
Notăm cele trei numere ca ar, a, a+ra - r,\ a,\ a + r. Suma: (ar)+a+(a+r)=3a=18(a-r) + a + (a+r) = 3a = 18, deci a=6a = 6.
2
2 puncte
Produsul: (6r)6(6+r)=6(36r2)=162(6-r) \cdot 6 \cdot (6+r) = 6(36 - r^2) = 162, deci 36r2=2736 - r^2 = 27, adică r2=9r^2 = 9, r=±3r = \pm 3.
3
1 punct
Numerele sunt 3,6,93, 6, 9 (pentru r=3r = 3) sau 9,6,39, 6, 3 (pentru r=3r = -3) — același șir, ordine opusă.
usorTip Bac, Subiectul I
Dacă x1x - 1, 2x+32x + 3 și 5x+15x + 1 sunt în progresie aritmetică, aflați valoarea lui xx.
1
2 puncte
Aplicăm condiția de P.A.: 2(2x+3)=(x1)+(5x+1)2(2x + 3) = (x - 1) + (5x + 1).
2
2 puncte
4x+6=6x4x + 6 = 6x, deci 6=2x6 = 2x, adică x=3x = 3.
3
1 punct
Verificare: termenii sunt 2,9,162, 9, 16 cu r=7r = 7. ✓

Determinarea unei progresii din condiții date

Determinarea unei P.A. din condiții multiple: Tipul 1 — Cunoscuți doi termeni ama_m și ana_n: rezolvi sistemul {am=a1+(m1)ran=a1+(n1)r\begin{cases} a_m = a_1 + (m-1)r \\ a_n = a_1 + (n-1)r \end{cases} prin scădere: anam=(nm)ra_n - a_m = (n-m)r, deci r=anamnmr = \dfrac{a_n - a_m}{n - m}. Tipul 2 — Cunoscute SnS_n și condiții suplimentare: exprimi tot în funcție de a1a_1 și rr. Tipul 3 — Termen dat prin formulă: din an=f(n)a_n = f(n) găsești a1=f(1)a_1 = f(1) și r=f(2)f(1)r = f(2) - f(1). Progresii aritmetice cu subindici în P.A.: dacă ap,aq,ara_p, a_q, a_r sunt în P.A., atunci 2aq=ap+ar2a_q = a_p + a_r, adică 2q=p+r2q = p + r (indicii sunt și ei în P.A.).
greuTip Bac, Subiectul I
Suma a nn termeni ai unei P.A. este Sn=2n2+3nS_n = 2n^2 + 3n. Determinați a1a_1, rr și termenul care este egal cu 5353.
1
2 puncte
a1=S1=2+3=5a_1 = S_1 = 2 + 3 = 5.
2
2 puncte
an=SnSn1=(2n2+3n)[2(n1)2+3(n1)]=4n+1a_n = S_n - S_{n-1} = (2n^2 + 3n) - [2(n-1)^2 + 3(n-1)] = 4n + 1. Deci r=a2a1=95=4r = a_2 - a_1 = 9 - 5 = 4.
3
1 punct
Căutăm nn cu an=53a_n = 53: 4n+1=53n=134n + 1 = 53 \Rightarrow n = 13. Deci a13=53a_{13} = 53.
mediuTip Bac, Subiectul I
Fie (an)n1(a_n)_{n \geq 1} o progresie aritmetică cu a3=11a_3 = 11 și S7=119S_7 = 119. Aflați a1a_1, rr și a15a_{15}.
1
2 puncte
Din a3=a1+2r=11a_3 = a_1 + 2r = 11 obținem o primă ecuație. Din S7=7(2a1+6r)2=7(a1+3r)=119S_7 = \dfrac{7(2a_1 + 6r)}{2} = 7(a_1 + 3r) = 119, deci a1+3r=17a_1 + 3r = 17.
2
2 puncte
Scădem prima ecuație din a doua: (a1+3r)(a1+2r)=1711(a_1 + 3r) - (a_1 + 2r) = 17 - 11, deci r=6r = 6. Înlocuim: a1=1112=1a_1 = 11 - 12 = -1.
3
1 punct
a15=a1+14r=1+146=1+84=83a_{15} = a_1 + 14r = -1 + 14 \cdot 6 = -1 + 84 = 83.

Greșeli frecvente

an=a1+nra_n = a_1 + n \cdot r
an=a1+(n1)ra_n = a_1 + (n-1) \cdot r
Primul termen a1a_1 corespunde lui n=1n = 1, nu n=0n = 0. Coeficientul lui rr este (n1)(n-1), nu nn.
Folosesc Sn=n(a1+an)2S_n = \dfrac{n(a_1 + a_n)}{2} fără a calcula mai întâi ana_n
Dacă nu știu ana_n, folosesc Sn=n[2a1+(n1)r]2S_n = \dfrac{n[2a_1 + (n-1)r]}{2}
Cele două formule sunt echivalente, dar a doua nu necesită calculul prealabil al lui ana_n.
Presupun că rația e pozitivă
Rația poate fi negativă (șir descrescător) sau zero (șir constant)
Un șir 10,7,4,1,2,10, 7, 4, 1, -2, \ldots este progresie aritmetică cu r=3r = -3.
La trei numere în P.A., notez a1,a2,a3a_1, a_2, a_3 și lucrez cu formula generală
Notez ar, a, a+ra - r,\ a,\ a + r — suma lor este 3a3a, mult mai simplu
Notația simetrică elimină o necunoscută și simplifică sistemul de ecuații.

Progresiile aritmetice la examenul de Bac

Progresiile aritmetice apar la Subiectul I (5 puncte). Tipuri frecvente: găsirea lui a1a_1 și rr din două condiții date, calculul SnS_n, demonstrarea că un șir este P.A., suma primilor nn termeni dintr-un șir dat prin formulă.
Algoritmul standard: la orice problemă cu P.A., notezi imediat a1a_1 și rr, scrii formula an=a1+(n1)ra_n = a_1 + (n-1)r, apoi rezolvi sistemul de ecuații format din condițiile problemei.
Formula cheie de reținut: 1+2++n=n(n+1)21 + 2 + \ldots + n = \dfrac{n(n+1)}{2}. Apare în contexte variate la toate capitolele (combinatorică, sume de șiruri, inducție matematică).
Timp recomandat: o problemă standard cu P.A. la Subiectul I ar trebui rezolvată în 3-4 minute. Dacă durează mai mult, probabil ai ales notații incomode.

Formularul complet pentru progresii aritmetice

Termenul general
an=a1+(n1)ra_n = a_1 + (n-1) \cdot r
Formula fundamentală a progresiei aritmetice.
Suma cu primul și ultimul termen
Sn=n(a1+an)2S_n = \dfrac{n(a_1 + a_n)}{2}
Când cunoști a1a_1 și ana_n.
Suma cu primul termen și rația
Sn=n[2a1+(n1)r]2S_n = \dfrac{n[2a_1 + (n-1)r]}{2}
Când nu cunoști ana_n.
Suma lui Gauss
1+2++n=n(n+1)21 + 2 + \ldots + n = \dfrac{n(n+1)}{2}
Caz particular esențial: a1=1a_1 = 1, r=1r = 1.
Proprietatea mediei aritmetice
an=an1+an+12a_n = \dfrac{a_{n-1} + a_{n+1}}{2}
Fiecare termen este media aritmetică a vecinilor.
Condiție de P.A. pentru a,b,ca, b, c
2b=a+c2b = a + c
bb este media aritmetică a lui aa și cc.
Rația din doi termeni oarecare
r=anamnmr = \dfrac{a_n - a_m}{n - m}
Util când cunoști doi termeni de indici diferiți.
57 zile până la BAC

Pregătește-te la Progresii Aritmetice cu AI

Rezolvă probleme pe hârtie, fotografiază și primește feedback instant de la AI — ca de la un profesor.

Vreau evaluare AI pe soluția mea

50 credite gratuite la înregistrare. Fără card, fără obligații.