Решение
Пример 1.
Произведение первого и пятого членов убывающей арифметической прогрессии на 75 меньше произведения второго и четвертого ее членов. Найдите сумму первых пяти членов прогрессии, если сумма первого и второго ее членов равна 7.
Р е ш е н и е .
По условию задачи
а1 ¦ а5 + 75 = а2 ¦ а4, а1 + а2 = 1 ¦
Выразим по формуле л-го члена второй, четвертый и пятый члены прогрессии:
а2 = а1 + d; а4 = at + 3d; а5 = ах + 4d.
Система примет вид
{ a^flj + 4d) + 75 = (aj + dKaj + 3d),
I al + (aj + d) = 7;
a\ + 4 axd + 75 = a\ + 4ajd + 3d2, 2a1 + d = 7;
id2 = 25; [ 2a1 + rf = 7.
Отсюда
\d = b, Id = -5,
1 ИЛИ { г
ai = l; | aj = 6.
Прогрессия по условию убывающая. Следо- d = -5,
вательно,
aj = 6.
Найдем сумму первых пяти членов прогрессии:
s = 2ai + 4d . 5 = (12 - 20) 5
Так как q * 1 и * 0 (прогрессия убывающая), то, разделив первое уравнение системы на второе, получим
1 - О т в е т: : -20.
Пример 2.
. Разность первого и пятого членов убывающей геометрической прогрессии равна 240, а разность второго и четвертого равна 72. Найдите сумму восьми первых членов геометрической прогрессии.
Р е ш е н и е .
. Так как Ь5 = Ь1 • q4; Ь2 = Ь1 • q; b4= bJ • q3 (по формуле п-го члена), то условие задачи приведет к системе уравнений с двумя переменными Ьг и д:
f>i - Ь5 = 240, ГЬ1-Ь1-^ = 240, Ь2 - Ь4 = 72; Т" е' | Ъ1 ¦ q - b1 • g3 = 72.
Имеем далее
Ь1 • 9(1 - д2) = 72.
243, , ,
= 3641. 3 1
О т в е т:364.
Пример 3.
Т. Докажите, что числа —.
* , —1— образуют арифметическую про-
log62 log12 2
грессию.
Р е ш е н и е .
. Используем характеристическое
a, + а
1
свойство арифметической прогрессии: а2 = —- 51
. Упростим данное равен
2 2
ство, воспользовавшись формулой -—1— = log Ь:
log ъа
log, 3 +log, 12 i
log2 6 = —-—; log2 6 = - log2 36;
log2 6 = log2 6.
Следовательно, числа 1 n , , 1 , ,——- log32 log6 2 log122
образуют арифметическую прогрессию. Что и требовалось доказать.
Пример 4.
Сумма трех положительных чисел, составляющих арифметическую прогрессию, равна 15. Если первое из них оставить без изменения, ко второму из них прибавить 1, а к третьему прибавить 5, то получится возрастающая геометрическая прогрессия. Найдите произведение исходных трех чисел.
Р е ш е н и е .
Обозначим исходные три числа ах, а2, а3. Используя для арифметической прогрессии обозначение - и для геометрической прогрессии г., запишем условие задачи следующим образом:
13. 7 av а2, а3... и а1 + а2 + а3 - 15;
14. г aj, а2 + 1, ая + 5.
Воспользовавшись формулой п-го члена арифметической прогрессии и характеристическим свойством геометрической прогрессии, получим соответственно:
14. а, + (а2 + d) + (а, + 2d) = 15;
14. (а2 + I)2 = aj(a3 + 5), где а2 = а1 + d, а3= a j + 2d.
Таким образом, мы приходим к системе двух уравнений с двумя неизвестными и d.
3 ах + 3d = 15,
(а1 + d + I)2 = al(al + 2 d + 5). Имеем далее:
а1 + d = 5,
(а1 + d + I)2 = а1{а1 + 2d + 5).
Выразив aj через d из первого уравнения и подставив это выражение вместо aj во второе уравнение, получим: 36 = (5 - d)(10 + d), откуда находим d = -7 или d = 2.
Следовательно, at = 12 при d = —7 или ах = 3 при d = 2.
Пара чисел ax = 12 и d = -7 не удовлетворяет условию, так как арифметическую прогрессию составляют три положительных числа. Значит, условию удовлетворяют три числа 3; 5; 7. Произведение этих чисел равно 105.
О т в е т: 105.
Пример 5.
. Сумма третьего, седьмого, четырнадцатого и восемнадцатого членов арифметической прогрессии равна 20. Найдите сумму первых двадцати членов этой прогрессии.
Р е ш е н и е .
. Так как а3 — а1 + 2d, а7 = а^ + 6d, аы = а1 + 13d, а18 = а1 + lid, то
а3 + а7 + а14 + а18 = 4 аг + 38 d = 2(2а1 + 19d).
По условию 2(2ах + 19d) = 20, т.е. 2а1 + + 19d = 10.
Второе уравнение с неизвестными ах и d получить не удастся. Сумма первых двадцати членов равна:
2а, +19 d
S20 = —L. • 20 = (2aj + 19d) ¦ 10 =
= 10 • 10 = 100, так как 2аг + 19d = 10.
О т в е т: 100.
Пример 6.
Три числа составляют геометрическую прогрессию. Если второй член уменьшить на 4, то полученные числа в том же порядке опять составят геометрическую прогрессию. Если в новой прогрессии третий член уменьшить на 9, то получится арифметическая прогрессия. Найдите первоначально данные числа.
Р е ш е н и е .
. Обозначим искомые три числа bx, b2, Ь3. Используя обозначения - для арифме-
54
тической прогрессии и г для геометрической прогрессии, запишем условие задачи следующим образом:
14. п bv b2, b3;
14. тт bv Ь2- 4, b3;
14. - by, b2 ~ 4, b3 - 9.
Воспользовавшись характеристическим свойством геометрической и арифметической прогрессий, получим соответственно:
14. ъ\ = Ьг ¦ Ь3;
14. {Ь2 - 4)2 = Ь, ¦ Ь3-
Ь,+Ьо-9
14. ъ2-±= 1 23 .
Так как b2 = bx - q, a b3 = • q2, то:
14. Ъ\ -q2 = b, -Ъх -q2-,
14. • q - 4)2 = b1-b1- q2',
b, +b, ¦ q2 -9
14. bl ¦ q - 4 = J ^
Первое условие как тождественное равенство можно опустить. Приходим к системе двух уравнений с двумя неизвестными:
Ъ\ • q2 - 8Ьг • g + 16 = b\ ¦ q2, 2Ъг ¦ q - 8 = + Ъх - q2 ~ 9.
Имеем далее:
by-q-2,
Ь\(ч2 - 2g + 1) = 1.
Выразим i>j через q из первого уравнения о
системы: Ь, = — , и подставим это выражение 1 9
вместо Ь, во второе уравнение системы:
2(g2 - 2g + 1) = ^ откуда находим q = 2 или 9
При 5 = 2 получим = 1, а при 9 = ^ имеем ft,-4.
Значит, условию задачи удовлетворяют две тройки чисел: а) 1, 2, 4; б) 4, 2, 1.
О т в е т: 1, 2, 4 и 4, 2, 1.
Пример 7.
Сумма пятнадцати первых членов геометрической прогрессии составляет 30% суммы ее последующих пятнадцати членов. Во сколько раз четвертый член прогрессии меньше ее девятнадцатого члена?
Р е ш е н и е .
Б. 1) Найдем сумму первых пятнадцати членов геометрической прогрессии:
14. Найдем сумму последующих пятнадцати членов геометрической прогрессии:
S30 ~ Slo =
= Ь1 -(д30-!) _ bj • (д15 - 1) = ft, • (g30 - <715) д-1 д-1 9-1
14. Составим уравнение на основании того, что сумма первых пятнадцати членов составляет 30% суммы ее последующих пятнадцати членов.
У(915- 1) = 0 з . У(930-915) д-1 ' д-1
Имеем далее 1 = 0,3 • q15 или q15 = — .
3
14. Ь4 = Ьг ¦ q3; Ь19 = ft, • ft,9 : Ь4 - = W .
О т в е т: 3.
Пример 8.
. Ваня, Миша, Алик и Вадим ловили рыбу. Оказалось, что количество рыб, пойманных каждым из них, образует в указанном порядке арифметическую прогрессию. Если бы Алик поймал столько рыб, сколько Вадим, а Вадим поймал бы на 12 рыб больше, то количество рыб, пойманных юношами, образовало бы в том же порядке геометрическую прогрессию. Сколько рыб поймал Миша?
Р е ш е н и е .
Обозначим количество рыб, пойманных Ваней, Мишей, Аликом и Вадимом aj, а2, а3, ал соответственно. Используя обозначения т для арифметической прогрессии и г для геометрической прогрессии, запишем условие задачи следующим образом:
14. - a j, а2, а3, а4;
14. п av а2, а.,, ал + 12. (*)
Воспользовавшись формулой п-го члена ариметической прогрессии получим: а2 = al + d; а4= a j + 3d.
Тогда условие (*) запишется в виде и ах, а^ -t- d, а1 + 3d, aj + 3d + 12.
Используем характеристическое свойство геометрической прогрессии для её второго и третьего членов и получим систему уравнений с двумя неизвестными а1 и d:
j (а1 + d)2 = аг ¦ (aj + 3d), \ (aj + 3d)2 - (Oj + d)(a1 + 3d + 12).
Из первого уравнения системы следует, что d2 = ajd или d = а1 (так как d ^ 0).
Тогда из второго уравнения системы находим d = 3. Следовательно, = 3 и d = 3.
Количество рыб, пойманных Мишей, равно 6.
О т в е т: 6.
Пример 9.
Сумма членов бесконечно убывающей геометрической прогрессии равна 3,
а сумма кубов всех ее членов равна . Найдите
первый член прогрессии.
Р е ш е н и е .
. Пусть bv b2, b3, ... br бесконечно убывающая геометрическая прогрессия,.
т.е. п Ьгд; Ь^2; ... ; Ьг ¦ q
По условию ее сумма равна 3, т. е. —!- = 3.
1 -
3 3 3
Рассмотрим последовательность Ь1 , Ъ2 , Ь3 ,
Ь3п, т.е. Ь3г, b\q3, b\q6, i? q3» " 3, (*).
Каждый ее член получается из предыдущего умножением на q3, т.е. это геометрическая прогрессия. Так как |g| < 1, то |д3| < 1 и последовательность (*) — бесконечно убывающая геометрическая прогрессия. По условию ее сумма з
1 = 108 о3 13 '
Значит, в итоге мы приходим к системе двух уравнений с двумя неизвестными:
6,
г2- =3'
¦ 3
108
13
Выразив b1 из первого уравнения (Ьу = 3(1 - q))
и подставив во второе уравнение, получим
27(1 -g)3 = 108 t откуда . 4 . = з или
13 l + g + cj^ 13
q = - . Так как < 1, то q = 3 не удовлетворяет 3
условию. Тогда t>j = 3-(l-g) = 3 ^1-|j = 2.
О т в е т: 2.