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A Progressão Geométrica, Notas de estudo de Geometria Analítica e Álgebra Linear

Apostilas de Matemática sobre a Progressão Geométrica (PG), Definição, Produto dos termos de uma PG limitada, Soma dos termos de uma PG infinita.

Tipologia: Notas de estudo

2013

Compartilhado em 25/11/2013

PorDoSol
PorDoSol 🇧🇷

4.5

(273)

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bg1
Progressão Geométrica (PG)
Definição
Uma seqüência de números reais é chamada progressão geométrica (PG)
quando dada um de seus termos, a partir do segundo, é igual ao produto do
anterior por uma constante q dada, chamada razão da PG.
Produto dos termos de uma PG limitada (P
n
)
Dada a PG (a
1
, a
2
, a
3
,...,a
n
), com q 0, podemos calcular o produto Pn de
sues termos escrevendo:
Pn = (a
1
, a
2
, a
3
,...,a
n
)
Como:
a
1
= a
1
a
2
= a
1 .
q a
3
= a
1 .
q
2
a
n
= a
1 .
q
n-1
Então:
P
n
= a
1.
a
1 .
q
.
a
1 .
q
2 .
. . .
.
a
1 .
q
n-1
P
n
= (a
1.
a
1 .
a
1 .
. . .
.
a
1
) (q
.
q
2 .
q
3 .
. . .
.
q
n-1
)
n fatores
Aplicando a propriedade das potências de mesma base, podemos escrever:
P
n
= a
1n .
q
1 + 2 +3 + ... + n-1
Mas, 1+2+3+. . .+n-1 representa a soma dos termos de uma PA: n(n-1) 2
Então:
( -1)
2
Pn=a
1
Exercício
1) Calcular o produto dos 21 primeiros termos da PG (-4,8,-16,32,...).
Solução:
a
1
= - 4 q=
n= 21
Temos:
P
21
= (-4)
21
. (-2) = (- 4)
21
. (-2)
Como – 4 = - (-2)
2
, podemos escrever:
Soma dos termos de uma PG limitada (S
n
)
Dada a PG (a
1
, a
2
, a
3
, . . . , a
n
) de razão q 0 e q 1, a soma S
n
de seus n
termos pode ser expressa por:
S
n
= a
1
+a
2
+a
3
+...+a
n
Multiplicando ambos os membros por q, obtemos:
q . S
n
=(a
1
+a
2
+a
3
+...+a
n-1
+a
n
)q q . S
n
= a
1
.q + a
2
.q + a
3
.q + ... + a
n-1
.q + a
n
.q a
2
a
3
a
4
a
n
Então:
q. S
n
= a
2
+a
3
+a
4
+...+ a
n
+ a
n
.q
8
- 4
( -1) 2
Pn=a
1
21(21-1)
2
21.20
2
(- 2)
210
(- 2)
210
P
21
- 42
- 2
P
21
-2
252
Valor nega- tivo
Encontrando a diferença entre q . S
n
e S
n
, vem:
pf3

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Progressão Geométrica (PG)

Definição Uma seqüência de números reais é chamada progressão geométrica (PG) quando dada um de seus termos, a partir do segundo, é igual ao produto do anterior por uma constante q dada, chamada razão da PG. Produto dos termos de uma PG limitada (Pn ) Dada a PG (a 1 , a 2 , a 3 ,...,an), com q 0, podemos calcular o produto Pn de sues termos escrevendo: Pn = (a 1 , a 2 , a 3 ,...,an) Como: a 1 = a 1 a 2 = a1. q a 3 = a1. q 2 an= a1. qn- Então: Pn= a1. a1. q. a1. q2..... a1. qn- Pn= (a1. a1. a1..... a 1 ) (q. q2. q3 ..... qn-1 ) n fatores Aplicando a propriedade das potências de mesma base, podemos escrever: Pn= a1n. q1 + 2 +3 + ... + n- Mas, 1+2+3+.. .+n-1 representa a soma dos termos de uma PA: n(n-1) 2

Então: ( -1) 2 Pn=a 1

Exercício

  1. Calcular o produto dos 21 primeiros termos da PG (-4,8,-16,32,...). Solução: a 1 = - 4 q= n= 21 Temos: P 21 = (-4) 21. (-2) = (- 4) 21. (-2) Como – 4 = - (-2) 2 , podemos escrever: Soma dos termos de uma PG limitada (Sn) Dada a PG (a 1 , a 2 , a 3 ,... , an) de razão q 0 e q 1, a soma Sn de seus n termos pode ser expressa por: Sn = a 1 +a 2 +a 3 +...+an Multiplicando ambos os membros por q, obtemos: q. Sn =(a 1 +a 2 +a 3 +...+an-1+an)q q. Sn = a 1 .q + a 2 .q + a 3 .q + ... + an-1.q + an.q a 2 a 3 a 4 an Então: q. Sn = a 2 +a 3 +a 4 +...+ an+ an.q

( -1) 2 Pn=a 1 21(21-1) 2 21.20 2

(- 2) 210

(- 2) 210 P 21 - 42 - 2 P 21 -2 252

Valor nega- tivo Encontrando a diferença entre q. Sn e Sn, vem:

Colocando Sn em evidência no 1º membro, temos: Sn(q – 1) = an. q – a 1 Sendo q 1,vem: Substituindo an = a 1. qn-1 , temos: Colocando a 1 em evidência, vem: , com q 1 Soma dos termos de uma PG limitada e constante (q = 1) Se q = 1, a PG é constante: Sn = a 1 +a 1 +a 1 +...+a 1 Sn = n. a 1 n parcelas iguais a a 1 Exercício

  1. Calcular a soma dos dez primeiros termos da PG (-3,6,-12,24, ...). Solução: a1 = -3 q = = -

Sn a a 1 1 = q q qn-1 - - 1 Sn a a 1 1 = q q - - 1n

Sn a 1 = qq- 1 - 1 n

-q. S = a +a +a +...+ a + a .q S = a +a +a +...+ a + a q. S - = a. q a

n 2 3 4 n n n 1 2 3 n-1 n n n 1

Sn q a 1

q a 1 an

6- n = 10 Sn =? Temos: Soma dos termos de uma PG infinita Dada a PG infinita (a 1 , a 2 , a 3 , ...) de razão q, chamado de S a soma dos seus infinitos termos, temos três casos a anlisar:

  1. Se a1 = 0 S=0 É fácil perceber que, neste caso, a PG é (0,0,0,0, ...).

  2. Se q < -1 ou q > 1, isto é, se q > 1 e a 1 0, S tende a - ou +. Neste caso, é impossível determinar a soma dos termos da PG. 3)Se –1 < q < 1, isto é, se q < 1 e a 1 0, S converte para um valor finito. Assim, a partir da fórmula da soma dos n primeiros termos de uma PG:

Temos que, quando n tende a + , qn tende a zero. Logo: Assim, numa PG infinita com q < 1 e a 1 0, a soma dos seus infinitos termos é:

Sn a 1 = qq- 1 - 1 n Sn=(-3) [(-2) 10 -2 -1 -3(1024 -1) -3 =

S 10 1023

Sn a 1 = q q- 1- 1 n