Арифметическая прогрессия
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
На бильярдном столе из одинаковых 153 шаров выложен правильный треугольник. Расположение шаров плотное: ни один дополнительный шар не может быть помещен в треугольник и любая пара соседних шаров в треугольнике касаются друг друга. Сколько шаров составляют сторону треугольника?
Источники:
Подсказка 1
Пусть основание треугольника составляют n шаров. Сколько шаров их тогда касается?
Подсказка 2
Их будет касаться n-1 шар, сверху будет n-2 шара и так далее.
Подсказка 3
Получили арифметическую прогрессию. Найдите её сумму и выразите n.
Если основание треугольника составляют шаров, то их касается
шар, которых в свою очередь сверху касается
шара и т.д.
до вершины треугольника, где расположен единственный шар. Количества шаров в каждом ряду образуют арифметическую прогрессию, и
суммарное количество шаров в треугольнике
Получаем квадратное уравнение:
Оно имеет два корня:
Так как количество шаров натуральное число, то
17
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Положительные числа составляют в указанном порядке возрастающую арифметическую прогрессию, причём
Докажите, что
Источники:
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Существует ли такая арифметическая прогрессия из трех натуральных чисел, что произведение всех ее членов есть точная -я степень
натурального числа?
Например Их произведение равно
Да
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Бесконечная возрастающая арифметическая прогрессия такова, что произведение каждых двух различных её членов также является членом этой прогрессии. Докажите, что все её члены — целые числа.
Пусть — один из членов прогрессии, а
— её разность. По условию числа
и
также члены прогрессии; значит, их
разность имеет вид
при некотором целом
т. е.
Поскольку
получаем
т. е.
— целое
число
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Множество состоит из чисел
где — некоторое натуральное число. Докажите, что если два числа из
являются членами возрастающей арифметической
прогрессии, то найдётся ещё одно число из
также являющееся членом этой прогрессии.
Решение. Пусть где
и
— первый член и разность прогрессии,
Пусть
и, соответственно
Тогда
Заметим, что
и, значит, число также является членом прогрессии.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Углы выпуклого многоугольника образуют арифметическую прогрессию, имеющую разность и начинающуюся с угла
Какое
наибольшее число вершин может быть у такого многоугольника?
Подсказка 1
Вспомним формулу для подсчета суммы углов у выпуклого многоугольника и формулу суммы арифметической прогрессии.
Подсказка 2
Приравняв эти суммы, сможем получить квадратное уравнение. Но точно ли все значения этого уравнения подойдут?
Пусть — искомое число вершин. Тогда сумма углов многоугольника равна
С другой стороны, эту же сумму можно
выразить через сумму арифметической прогрессии, которая равна
Приравняем эти суммы и получим следующее
уравнение:
Получаем, что или
Но
не подходит, так как тогда наибольший угол многоугольника равен
что больше
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Первый член арифметической прогрессии меньше 0, сотый не меньше 74, а двухсотый меньше 200. Количество членов прогрессии на
интервале ровно на два меньше, чем на отрезке
. Найдите первый член и разность прогрессии.
Пусть первый член арифметической прогрессии, а
—- ее разность. Тогда ее
-й член равен
, а
-й равен
Из условия получаем, что
Если рассмотреть разность второго и первого уравнения, а также третьего и второго, то получим:
То есть . Отсюда, в частности, следует, что последовательность возрастает.
Пусть - наибольший член арифметической прогрессии, который находится левее интервала
, т. е.
. А
-
наименьший элемент арифметической прогрессии, который находится правее интервала
(то есть
- наименьший член,
удовлетворяющий условию
).
Схожим образом определим - наименьший член арифметической прогрессии, который находится внутри интервала
, а
-
наибольший элемент арифметической прогрессии, внутри
Так как на отрезке ровно на
члена прогрессии больше, чем на
, то количество членов прогрессии между
и
в точности равно количеству элементов между
и
. Тогда
для некоторого натурального
.
При этом , а
. (потому что отрезок
покрывает интервал
, а
покрывает
). Но тогда
, а также
Из двух условий:
Получаем , то есть
. Откуда
При этом мы знаем, что в прогрессии есть члены и
. Тогда
для некоторого целого
. Подставляя
найденные выше значения для
, мы получим целое значение
только в случае
.
Далее перейдем к поиску . Из условия на сотый член прогрессии
следует, что
. А также мы знаем, что
.
Будем теперь двигаться на влево от
, из нашей прогрессии, пока не попадем в интервал
. Тогда получаем, что
в этом интервале находится только член прогрессии, равный
, тогда
.
Непосредственной подстановкой значений можно убедиться, что удовлетворяют условиям задачи.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Натуральные числа образуют строго возрастающую арифметическую прогрессию. Найдите все возможные значения
, если
известно, что
нечётно,
и сумма
равна 2024.
Источники:
Подсказка 1
Нам дана арифметическая прогрессия и ее сумма, быть может, тогда сразу записать условие с помощью переменных? Какое уравнение получится?
Подсказка 2
n(2a + (n-1)d)/2 = 2024. Итак, условие на сумму записано. Какое условие мы еще не использовали? Что можно сделать с этим уравнением?
Подсказка 3
Домножим обе части уравнения на 2 и используем условие на нечётность n!
Подсказка 4
n(2a + (n-1)d) = 4048. Каким может быть n, если он нечётный? Что можно сказать про связь 4048 и n?
Подсказка 5
n должно быть нечётным и делить 4048! Осталось лишь разобрать случаи нечётных делителей 4048 ;)
Пусть — разность прогрессии. Переобозначим
Так как прогрессия состоит из натуральных чисел и строго возрастает, то
и
— натуральные числа. По формуле суммы арифметическое прогрессии имеем
Умножим это равенство на тогда получится следующее уравнение в целых числах
Заметим, что Из уравнения следует, что
Кроме того, по условию
— нечетное число, поэтому
может
быть равно
или
Рассмотрим эти три случая:
- 1.
-
Тогда получится уравнение
то есть
Но
поэтому
и такое равенство невозможно.
- 2.
-
Тогда получится уравнение
то есть
Возьмем
и
Получается верное равенство, поэтому существует подходящая арифметическая прогрессия.
- 3.
-
Тогда получится уравнение
то есть
Заметим, что
и
подходят. То есть такая прогрессия подходит.
Таким образом, или
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Числа образуют арифметическую прогрессию. Найти её разность, если известно, что
и
Источники:
Подсказка 1
Нам дана арифметическая прогрессия, так что обозначим ее разность за d. Как можно записать уравнение на сумму из условия через d и один из членов прогрессии?
Подсказка 2
2a₁+ 19d = 21. Теперь подумаем, а как удобнее всего воспользоваться суммой квадратов членов. Интересно, что член с чётным индексом — это соответствующий член с нечетным индексам, увеличенный на d.
Подсказка 3
Отнимите от второго уравнения первое и рассмотрите разность соответствующих квадратов!
Обозначим разность прогрессии за Тогда по условию
Выразим теперь разность сумм квадратов членов с чётными и нечётными индексами.
Складывая все 10 этих выражений, получаем
Отсюда
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Последовательности и
являются арифметическими прогрессиями,
. Последовательность
определяется равенством
Сумма первых сорока членов последовательности равна
а сумма первых её двадцати трех членов равна
Найдите
и сумму первых ста членов арифметической прогрессии
Пусть . Заметим, что
То есть каждая пара сокращается и даёт вклад в сумму. Отсюда
Тогда
Добавим условия про и
Отсюда
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
В арифметической прогрессии сумма ее первых членов равна сумме
первых членов (
не равно
Докажите, что в этом случае
сумма ее первых
членов равна нулю.
Подсказка 1
В задаче идет речь о сумме арифметической прогрессии - вспоминаем формулу и используем!
Подсказка 2
Здесь нам нужно приравнять две суммы - первых n и первых m членов. Приравниваем, домножаем на 2, получаем:
Подсказка 3
Нам нужно что-то доказать про сумму n+m членов - попробуем записать то, что просят доказать, используя ту же самую формулу суммы арифметической прогрессии и подумать, как к этому можно прийти имея наше равенство (из предыдущей подсказки)
Введём обозначения для члена прогрессии и сумм первых
членов:
По условию эти суммы равны, поэтому
По условию не равно
поэтому
а значит, и сумма
членов равна нулю:
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите первый член целочисленной арифметической прогрессии, у которой сумма первых шести членов отличается от суммы следующих
шести членов менее чем на а сумма первых пяти членов превышает более чем на
сумму любого другого набора различных членов
этой прогрессии.
Подсказка 1
Попробуем использовать наши странные условия, чтобы сделать оценку на члены прогрессии, ведь интуитивно далеко не для всех чисел такое выполняется, они явно должны быть определенной величины. Попробуйте воспользоваться вторым условием и оценить какой-нибудь член прогрессии!
Подсказка 2
Например, скажем, что a1+a2+....+a5 - (a1+a2+a3 +a4) >5. Тогда a5 >5! Теперь аналогичным способом пробуем оценить a6 или a4, чтобы можно было получить оценку сверху на d из нашего условия.
Подсказка 3
Нам бы помогла еще и оценка снизу на d, мы бы тогда смогли его найти! Хм, а мы как раз совсем не использовали первое условие...
Из второго условия можем сделать вывод
аналогично
Отсюда при этом равенство достигается только при
Далее будем пользоваться первым
условием
Из двух полученных неравенств а дополнительно
В итоге
54
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
В арифметической прогрессии первый член равен -405, а разность равна 18. Известно, что сумма абсолютных величин (модулей) первых
членов этой прогрессии равна 5661. Найдите значение
Члены последовательности выглядят так
Где
Посчитаем сначала сумму модулей отрицательных членов
Сумма оставшихся положительных равна Здесь
Нам требуется решить уравнение
В итоге
33
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
В возрастающей арифметической прогрессии из натуральных чисел каждый член, кроме последнего, делится на свой номер в прогрессии,
а последний – нет. Докажите, что
является степенью некоторого простого числа.
Источники:
Подсказка 1
Давайте посмотрим на наше условие о том, что все числа с номерами меньше n делятся на свой номер. Эти числа будут вида a+(k-1)d, и если посмотреть по модулю k, то это будет сравнимо с a-d = 0 (mod k). Какое противоречие можно найти, если n (кол-во чисел в прогрессии) - не степень простого?
Подсказка 2
По факту мы поняли что a-d делится на все k<n. А что можно найти у числа, которое не является степенью простого?
Подсказка 3
Делители, которые являются взаимно простыми! Поймите, как это применить, зная что a-d делится на все k<d.
Пусть первый член прогрессии равен а разность равна
Тогда из условия
По условию
ый член последовательности
делится на
(кроме последнего), тогда получим:
Значит, делится на все числа от
до
Пусть
не является степенью простого числа, тогда
где
и
не
имеют общих делителей. Тогда
Значит, так как то
То есть последний член делится на
Противоречие.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Последовательность задана такими равенствами:
и
Найдите такие при которых
Источники:
Подсказка 1
Для начала можно переписать условие в более приятном виде: рассмотрите последовательность обратных членов из первой последовательности) Как теперь выглядит наше условие?
Подсказка 2
Теперь мы понимаем, что член новой последовательности равен среднему арифметическому соседних членов. А у какой последовательности как раз есть такое свойство?
Подсказка 3
У арифметической прогрессии! Теперь решить задачу не составит труда,)
В условии задана последовательность, каждый член которой, начиная со второго, является средним гармоническим своих соседей. От такой
“гармонической прогрессии” легко перейти к арифметической прогрессии, если рассмотреть последовательность обратных: Тогда
условие переписывается в виде
Так что по характеристическому свойству мы имеем арифметическую прогрессию. Из условия задачи находим её первый и второй члены:
Тогда разность равна и по формуле
-го члена
Теперь остаётся решить
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Положительные числа таковы, что числа
в указанном порядке составляют арифметическую прогрессию и
числа
,
,
,
в указанном порядке составляют арифметическую прогрессию. Докажите, что
.
Источники:
Подсказка 1
Воспользуемся характеристическим свойством арифметической прогрессии и получим четыре уравнения от четырех переменных. Попробуйте преобразовать их таким образом, чтобы получить зависимость b + d от c.
Подсказка 2
Приведем к общему знаменателю уравнение 1/(a+b+c)+1/(a+c+d)=2(a+b+d). Получаем, b²+d²+ab+ad=2c²+2ac. Так же мы знаем, что b²+d²=2c². Попробуйте, пользуясь ранее полученными уравнениями, сперва доказать, что b = d, потом, что c = b, а затем и равенство a = b.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Числа являются членами некоторой арифметической прогрессии. Найти разность прогрессии, если известно, что первое из
указанных чисел является её шестым членом.
Подсказка 1
Так как последовательность арифметическая, то нужно как-то упорядочить её члены. Значит, имеет смысл разобрать два случая. Каким по счёту может быть число -11/2? Попробуем выразить через него и его номер шестой член, а после преобразуем.
Подсказка 2
В случае возрастающей последовательности, если у -11/2 номер m, то шестой член равен -11/2 + d(6-m), где d — разность прогрессии! Как тогда связаны d и m? Можно ли оценить m?
Подсказка 3
d = 8/(6-m), но m у нас небольшое! Тогда можно их даже перебрать и посмотреть, как тогда будет выглядеть номер у 121/10 ;) Не забудьте про случай убывания!
Случай 1.
Пусть прогрессия является возрастающей. Расположим элементы, заданные в условии, буквами с номерами: . Так
как элементы прогрессии нумеруются с 1 , то
принимает значения от 1 до 5. В зависимости от
формула для шестого члена имеет
вид:
В таблице приведены все возможные значения .
Номер ( | Разность (d) | |
1 | 1,6 | 12 |
2 | 2 | |
3 | | |
4 | 4 | |
5 | |
|
Известно, что . Учитывая, что
имеем
Подставляя в это равенство полученные значения , найдем натуральное
. Это возможно только при
(
).
Случай 2.
Пусть прогрессия убывающая. Тогда . Аналогичные рассуждения приводят к следующим значениям
разности:
Тогда ни при каком соотношение
не даёт натуральное значение. Прогрессия не может быть убывающей.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Девять действительных образуют арифметическую прогрессию. Известно, что
в
раза больше среднего
арифметического этих девяти чисел. Найдите
, если известно, что
Пусть разность прогрессии равна Так как
то
С другой стороны,
По условию среднее арифметическое данных девяти чисел в три раза меньше числа то есть
Итак, откуда
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Пусть — арифметическая прогрессия, у которой
. Найдите
.
Пусть — разность прогрессии, тогда условие
равносильно
. Запишем сумму первых
двадцати членов по формуле:
. Теперь понятно, что нужно подставить
вместо
, и получится ответ
.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Среди первых двадцати пяти членов арифметической прогрессии сумма членов с нечётными номерами на больше, чем с чётными. Найти
двенадцатый член прогрессии, если её двадцатый член равен утроенному девятому.
Подсказка 1
Все задачи на арифметическую прогрессию (сократим до АП) сводятся к обозначению двух переменных: а₁, первого члена АП, и d, разность АП. Здесь ситуация интереснее: мы из одной арифметической прогрессии достаем две: у одной изначальный элемент - первый член с нечетным индексом (сколько членов в данной прогрессии?), то есть а₁, а у второй - первый с четным индексом, то есть а₂, который выражается через а₁ и d.
Подсказка 2
Самое интересное, что у этих двух прогрессий одинаковая разность - 2d. Это значит, что мы знаем всё для того, чтобы посчитать суммы членов данных прогрессий по формуле.
Подсказка 3
Вспоминаем второе условие задачи: а₂0 = 3 * а9. Выразим а₂₀ и а9 через а₁ и d, и вот мы имеем два уравнения и две неизвестных. После решения полученной системы уравнений сможем найти и а₁₂ = а₁ + 11d.
Первые членов с чётными номерами представляют из себя арифметическую прогрессию с первым членом
и разностью
первые
членов с нечётными индексами — прогрессию с первым членом
и разностью
тогда по условию:
После упрощения получим откуда
Из условия
следует, что
подставим это в
и найдём
тогда