- Bir geometrik dizinin herhangi bir terimini, q'yu ve a₁'i bulmak, işaretlerini ve monotonluğunu belirlemek
- Sₙ'yi doğru formülle (q ≠ 1 veya q = 1) hesaplamak, çarpım ve blok toplamı özelliklerini kullanmak
- Sonsuz azalan bir geometrik dizinin toplamını bulmak (devirli ondalık sayılar dahil)
- Sₙ'den aₙ'yi bulmak ve kaydırıp çıkarma ile toplamlar dahil aritmetik–geometrik karışık problemleri çözmek
Bir topu 10 m yükseklikten bırakın. Top her seferinde bir önceki yüksekliğin yarısına kadar sıçrar: 5 m; 2,5 m; 1,25 m; … Teoride sonsuz kez sıçrar, ama aldığı toplam yol sonludur: tam 30 m. Yükseklikler bir geometrik dizi oluşturur: her terim bir öncekinin aynı sayıyla çarpımıdır. «Aritmetik diziler» dersinde her seferinde aynı sayıyı ekliyordun; burada ise çarpıyorsun, bu yüzden terimler üstel olarak büyür ya da küçülür ve bir toplam sonsuz sayıda terimden bile oluşabilir. Bu derste CSCA'nın geometrik diziler hakkında sorduğu her şey var: genel terim, toplam, özellikler, sonsuz toplam, Sₙ'den aₙ'yi bulma ve karışık problemler.
Tanım ve genel terim
等比数列)Her terim bir önceki terime bölündüğünde hep aynı q sayısının elde edildiği dizi: her n için aₙ₊₁/aₙ = q. q sayısına ortak çarpan denir (公比; Türkiye'de genellikle r ile gösterilir, CSCA ise q kullanır). Hiçbir terim ve ortak çarpan 0 olamaz: a₁ ≠ 0, q ≠ 0.
- a₁ilk terim (
首项) - qortak çarpan, q ≠ 0
- n, mterimlerin sıra numaraları
a₁'den aₙ'ye q ile tam n − 1 kez çarpılır. Bilinen iki terim qⁿ⁻ᵐ'yi verir; n − m çift ise q ancak işaretine kadar bulunur.
1) a₁ = 3 ve q = −2. a₇'yi bulun.
2) a₂ = 12 ve a₅ = −96. q'yu ve a₁'i bulun.
3) a₃ = 2 ve a₇ = 18. a₅'i bulun.
Çözümü gösterÇözümü gizle
2) q³ = a₅/a₂ = −96/12 = −8, yani q = −2 ve a₁ = a₂/q = −6. Kontrol: a₅ = −6 · (−2)⁴ = −96.
3) q⁴ = 18/2 = 9, bu yüzden q² = 3 (q² = −3 olamaz). a₅ = a₃q² = 2 · 3 = 6. −6 değeri mümkün değildir: a₃ ile a₅ arasında q² > 0 çarpanı vardır, yani işaretleri aynıdır.
İşaret ve monotonluk. aₙ = a₁qⁿ⁻¹ olduğundan dizi, n'nin üstel bir fonksiyonu gibi davranır («Kuvvet ve üstel fonksiyonlar» dersine bak). q > 1 ise terimler 0'dan uzaklaşır, 0 < q < 1 ise 0'a yaklaşır, q = 1 ise dizi sabittir, q < 0 ise işaretler sırayla değişir ve dizi monoton değildir. Sıra numaraları aynı paritede olan terimlerin (ikisi de tek ya da ikisi de çift) işareti her zaman aynıdır.
| q | a₁ > 0 | a₁ < 0 |
|---|---|---|
| q > 1 | artan | azalan |
| 0 < q < 1 | azalan, terimler → 0 | artan, terimler → 0 |
| q = 1 | sabit | sabit |
| q < 0 | işaretler sırayla değişir | işaretler sırayla değişir |
等比中项)a, G, b bir geometrik dizinin ardışık terimleriyse G² = ab, yani G = ±√(ab) olur. Geometrik ortalama yalnızca ab > 0 iken vardır ve başka terimler işareti belirlemiyorsa iki işaret de mümkündür. Karşılaştır: a ile b'nin aritmetik ortalaması her zaman tek bir sayıdır, (a + b)/2.
−2, a, b, c, −32 sayıları bir geometrik dizi oluşturur. b kaçtır?
A) 8 B) −8 C) ±8 D) −17
Çözümü gösterÇözümü gizle
C (±8) b² = 64'te durur; A pozitif kökü alır; D (−17) aritmetik ortalamadır: (−2 − 32)/2.
İlk n terimin toplamı ve özellikler
Sₙ ile qSₙ'yi alt alta, bir basamak kaydırarak yazalım:
Sₙ = a₁ + a₁q + a₁q² + … + a₁qⁿ⁻¹
qSₙ = a₁q + a₁q² + … + a₁qⁿ⁻¹ + a₁qⁿ.
Çıkarınca ortadaki her şey sadeleşir: (1 − q)Sₙ = a₁ − a₁qⁿ. 1 − q'ya bölmek yalnızca q ≠ 1 iken yapılabilir. q = 1 iken bütün terimler a₁'e eşittir ve toplam basitçe na₁'dir. Bu «q ile çarp ve çıkar» fikri (错位相减) dersin sonunda yeniden kullanılacak.
- Sₙilk n terimin toplamı (
前n项和) - aₙtoplanan son terim
- qortak çarpan
Geometrik dizinin toplamı. q > 1 iken aynı formülü a₁(qⁿ − 1)/(q − 1) biçiminde yazmak eksi işaretlerinden kurtarır. q bilinmiyorsa her zaman q = 1'in mümkün olup olmadığını sor.
1) 1 + 2 + 4 + … + 2⁹.
2) 81 + 27 + 9 + 3 + 1.
3) 4 − 12 + 36 − … + 324.
Çözümü gösterÇözümü gizle
2) a₁ = 81, q = 1/3, n = 5: S₅ = 81 · (1 − 1/243)/(1 − 1/3) = 81 · (242/243) · (3/2) = 121. Doğrudan toplamak da aynı sonucu verir.
3) a₁ = 4, q = −3, son terim aₙ = 324: Sₙ = (a₁ − aₙq)/(1 − q) = (4 + 972)/4 = 244. aₙ'li biçim n'yi bulma zahmetinden kurtarır (burada n = 5).
Bir geometrik dizide a₃ = 4 ve S₃ = 12. q kaçtır?
A) 1 B) −1/2 C) 1 veya −1/2 D) 1 veya −2
Çözümü gösterÇözümü gizle
Kontrol: q = 1 → 4 + 4 + 4 = 12; q = −1/2 → 16 − 8 + 4 = 12. B, q = 1'i sessizce dışarıda bırakan a₁(1 − q³)/(1 − q) formülünden çıkar; A ikinci kökü kaybeder; D, t'den q = 1/t'ye dönmeyi unutur.
- m, n, p, ttoplamları eşit olan sıra numaraları
- kaₙ'nin soluna ve sağına adım sayısı; bir bloktaki terim sayısı
- qᵏk terimlik komşu blokların oranı
Aritmetik dizideki sıra numarası özelliğinin çarpım hâli. k terimlik ardışık bloklar, yani Sₖ, S₂ₖ − Sₖ, S₃ₖ − S₂ₖ, ortak çarpanı qᵏ olan bir geometrik dizi oluşturur (Sₖ ≠ 0 iken). Ayrıca a₁a₂…a₂ₖ₋₁ = aₖ²ᵏ⁻¹: tek sayıda terimin çarpımı, ortadaki terimin bu kuvvetidir.
1) Bir geometrik dizinin terimleri pozitiftir ve a₂a₁₀ = 9. a₆'yı ve a₄a₈'i bulun.
2) S₂ = 3 ve S₄ = 15. S₆'yı bulun.
Çözümü gösterÇözümü gizle
2) S₂ = 3, S₄ − S₂ = 12, S₆ − S₄ blokları ortak çarpanı q² = 4 olan bir geometrik dizidir: S₆ − S₄ = 48 ve S₆ = 63. (Verilere hem q = 2, a₁ = 1 hem de q = −2, a₁ = −3 uyar; ikisi de 63 verir.)
Bir geometrik dizide a₁ + a₂ = 3 ve a₃ + a₄ = 12. a₇ + a₈ kaçtır?
A) 48 B) 96 C) 384 D) 192
Çözümü gösterÇözümü gizle
A (48), a₅ + a₆'dır, bir adım erken durur; C (384), q⁶ yerine q⁷ = 128 alır; B (96) son adımda q² = 4 yerine 2 ile çarpar.
Sonsuz azalan geometrik dizi
无穷递缩等比数列)|q| < 1 ve q ≠ 0 ise n büyüdükçe qⁿ → 0 olur; bu yüzden Sₙ = a₁(1 − qⁿ)/(1 − q), a₁/(1 − q)'ya istenildiği kadar yaklaşır. Bu limite sonsuz geometrik dizinin bütün terimlerinin toplamı denir. |q| ≥ 1 iken terimler 0'a yaklaşmaz ve sonlu bir toplam yoktur.
- Sbütün terimlerin toplamı, Sₙ'nin limiti
- a₁ilk terim
- qortak çarpan, |q| < 1
Sonsuz azalan geometrik dizinin toplamı. q < 0 iken terimlerin işaretleri sırayla değişir, ama formül yine geçerlidir. Mantık kontrolü: pozitif terimlerin sonsuz toplamı her zaman a₁'den büyüktür.
1) 8 − 4 + 2 − 1 + …
2) 0,363636… devirli ondalık sayısını (36 bloğu tekrar eder) kesir olarak yazın.
3) Dersin başındaki top: 10 m yükseklikten bırakılıyor, her sıçramada bir önceki yüksekliğin yarısına çıkıyor. Toplam yolu bulun.
Çözümü gösterÇözümü gizle
2) 0,3636… = 36/100 + 36/100² + …, a₁ = 36/100, q = 1/100: S = (36/100)/(99/100) = 36/99 = 4/11.
3) Önce 10 m aşağı, sonra her sıçrama iki kez (yukarı ve aşağı) katedilir: 5 + 5; 2,5 + 2,5; … Yol 10 + 2 · 5/(1 − 1/2) = 10 + 20 = 30 m.
Sonsuz bir geometrik dizinin ilk terimi 4, bütün terimlerinin toplamı 6'dır. Bütün terimlerinin karelerinin toplamı kaçtır?
A) 36 B) 24 C) 18 D) 12
Çözümü gösterÇözümü gizle
A (36) toplam olan 6'nın karesini alır; B (24) kareler için de 1/3 çarpanını korur: 16/(1 − 1/3); D (12) 1 − q yerine 1 + q kullanır: 16/(1 + 1/3).
Sₙ'den aₙ'yi bulma ve karışık problemler
- Sₙformülle verilen ilk n terimin toplamı
- Sₙ₋₁n yerine n − 1 yazılmış aynı formül
Yalnızca geometrik değil, her dizi için geçerlidir. Sₙ − Sₙ₋₁ son terim aₙ'dir, ama yalnızca n ≥ 2 için, çünkü S₀ kuralın parçası değildir. n ≥ 2 için bulunan formülün a₁ = S₁'i de verip vermediğini her zaman kontrol et; vermiyorsa cevap parçalı yazılır.
- 1Önce a₁
a₁ = S₁'i hesapla.
- 2Çıkar
n ≥ 2 için aₙ = Sₙ − Sₙ₋₁ yaz ve sadeleştir.
- 3n = 1'i dene
Bulduğun formülde n = 1 koy. S₁ çıkıyorsa tek formül bütün n'ler için geçerlidir; çıkmıyorsa aₙ'yi parçalı yaz.
- 4Sₙ = 2aₙ − 1 gibi bağıntılar
Aynı bağıntıyı n − 1 için yaz ve çıkar: Sₙ − Sₙ₋₁ = aₙ onu aₙ ile aₙ₋₁ arasında bir kurala çevirir.
aₙ'yi bulun: 1) Sₙ = 2 · 3ⁿ − 2; 2) Sₙ = 2ⁿ + 1; 3) Sₙ = n² + 3n.
Çözümü gösterÇözümü gizle
2) a₁ = S₁ = 3. n ≥ 2 için aₙ = 2ⁿ − 2ⁿ⁻¹ = 2ⁿ⁻¹, ama n = 1 için 1 ≠ 3 çıkardı. Demek ki a₁ = 3 ve n ≥ 2 için aₙ = 2ⁿ⁻¹: geometrik dizi değildir (sabit +1, −1 değil).
3) a₁ = 4; n ≥ 2 için aₙ = n² + 3n − (n − 1)² − 3(n − 1) = 2n + 2, bu da a₁ = 4 verir: aₙ = 2n + 2, d = 2 olan aritmetik dizi («Aritmetik diziler» dersindeki An² + Bn biçimi).
{aₙ} dizisinin ilk n teriminin toplamı her n için Sₙ = 3aₙ − 3 koşulunu sağlıyor. aₙ nedir?
A) (3/2)ⁿ B) (3/2)ⁿ⁻¹ C) 3ⁿ⁻¹ D) (2/3)ⁿ
Çözümü gösterÇözümü gizle
Kısa yol: n = 1 için yalnızca A, a₁ = 3/2 verir. B'nin ortak çarpanı doğru, ama ilk terimi 1'dir; C, q = 3'ü katsayıdan alır; D oranı ters çevirir.
Karışık problemler iki tür diziyi birleştirir. Tipik bağlantılar: aritmetik dizi oluşturan üç sayı bir değişiklikten sonra geometrik dizi olur (A = (a + c)/2 ve G² = ac kullan); bir aritmetik dizinin bazı terimleri geometrik dizi oluşturur; aₙ₊₁ = paₙ + r bağıntısı λ = r/(p − 1) sabiti eklenince geometrik olur: aₙ₊₁ + λ = p(aₙ + λ); (aritmetik) × (geometrik) terimlerin toplamı ise kaydırıp çıkarma yöntemiyle bulunur.
1) Üç sayı toplamı 9 olan bir aritmetik dizi oluşturuyor. Bunlara sırasıyla 1, 1 ve 3 eklenirse geometrik dizi elde ediliyor. Sayıları bulun.
2) d ≠ 0 olan bir aritmetik dizide a₂, a₄, a₈ bir geometrik dizi oluşturuyor. Bu dizinin ortak çarpanını bulun.
3) a₁ = 2 ve aₙ₊₁ = 3aₙ − 2. aₙ'yi bulun.
Çözümü gösterÇözümü gizle
2) (a₁ + 3d)² = (a₁ + d)(a₁ + 7d) ⇒ 6a₁d + 9d² = 8a₁d + 7d² ⇒ 2d² = 2a₁d ⇒ d = a₁ (d ≠ 0). O zaman a₂ = 2a₁, a₄ = 4a₁, a₈ = 8a₁: ortak çarpan 2.
3) aₙ₊₁ − 1 = 3(aₙ − 1), yani {aₙ − 1}, ilk terimi 1 ve ortak çarpanı 3 olan bir geometrik dizidir: aₙ − 1 = 3ⁿ⁻¹, aₙ = 3ⁿ⁻¹ + 1. Kontrol: a₂ = 3 · 2 − 2 = 4 = 3 + 1.
- 1Tₙ'yi yaz
Kaydırıp çıkarma (
错位相减), örnek: Tₙ = 1 · 2 + 2 · 2² + 3 · 2³ + … + n · 2ⁿ. - 2q ile çarp
2Tₙ = 1 · 2² + 2 · 2³ + … + (n − 1) · 2ⁿ + n · 2ⁿ⁺¹; bir basamak sağa kaydırarak yaz.
- 3Çıkar
Tₙ − 2Tₙ = 2 + 2² + … + 2ⁿ − n · 2ⁿ⁺¹: ortada sıradan bir geometrik toplam kalır, son terim ise eksi işaretiyle gelir.
- 4Bitir
−Tₙ = (2ⁿ⁺¹ − 2) − n · 2ⁿ⁺¹, yani Tₙ = (n − 1) · 2ⁿ⁺¹ + 2. Kontrol: n = 1 → 0 + 2 = 2 = T₁; n = 2 → 8 + 2 = 10 = 2 + 8.
CSCA bu konuyu nasıl soruyor
- İki bilgi → dizi: iki terim qⁿ⁻ᵐ'yi verir (n − m çiftse ± işaretine dikkat); bir terim ve bir toplam çoğu zaman q'ya veya 1/q'ya göre ikinci dereceden bir denkleme götürür.
- Çarpımlar ve bloklar: aₘaₙ = aₚaₜ, logaritma toplamları (log a₁ + … + log aₙ = çarpımın logaritması), ortak çarpanı qᵏ olan blok toplamları.
- q = 1 ve işaretler: «1 veya −1/2» gibi seçenekler q = 1'i hatırlayıp hatırlamadığını ölçer; ±√(ab) geometrik ortalaması ile q²'nin belirlediği işaret.
- Sonsuz toplamlar: S = a₁/(1 − q), devirli ondalık sayılar, sıçrayan top, karelerin toplamı (ortak çarpan q²).
- Sₙ'den aₙ: Sₙ = A − A · qⁿ, Sₙ = kaₙ + c; n = 1'i kontrol et.
- Karışık: aritmetik ve geometrik koşullar birlikte, aₙ₊₁ = paₙ + r, kaydırıp çıkarma.
- Zaman kazandıranlar (soru başına 75 s): seçenekleri n = 1 ve n = 2 ile dene; «q'yu bulun» sorularında seçenekleri yerine koy; mantık kontrolü: pozitif terimlerin sonsuz toplamı a₁'den büyüktür.
| Terim | 中文 | Pinyin |
|---|---|---|
| geometrik dizi — geometric sequence | 等比数列 | děngbǐ shùliè |
| ortak çarpan — common ratio | 公比 | gōngbǐ |
| ilk terim — first term | 首项 | shǒuxiàng |
| geometrik ortalama — geometric mean | 等比中项 | děngbǐ zhōngxiàng |
| ilk n terimin toplamı — sum of the first n terms | 前n项和 | qián n xiàng hé |
| sabit dizi — constant sequence | 常数列 | chángshùliè |
| işareti değişen dizi — alternating sequence | 摆动数列 | bǎidòng shùliè |
| sonsuz azalan geometrik dizi — infinite decreasing geometric sequence | 无穷递缩等比数列 | wúqióng dìsuō děngbǐ shùliè |
| limit — limit | 极限 | jíxiàn |
| kaydırıp çıkarma yöntemi — shifted subtraction | 错位相减法 | cuòwèi xiāngjiǎn fǎ |
| indirgeme bağıntısı — recursive formula | 递推公式 | dìtuī gōngshì |
| üstel büyüme — exponential growth | 指数增长 | zhǐshù zēngzhǎng |
Önemli noktalar
- aₙ = a₁qⁿ⁻¹ = aₘqⁿ⁻ᵐ, a₁ ≠ 0 ve q ≠ 0; aynı paritedeki sıra numaralarında bulunan terimlerin işareti aynıdır.
- q ≠ 1 için Sₙ = a₁(1 − qⁿ)/(1 − q) = (a₁ − aₙq)/(1 − q), q = 1 için Sₙ = na₁.
- m + n = p + t ⇒ aₘaₙ = aₚaₜ; geometrik ortalama G² = ab koşulunu sağlar; blok toplamlarının ortak çarpanı qᵏ'dir.
- 0 < |q| < 1 için sonsuz toplam S = a₁/(1 − q)'dur.
- a₁ = S₁ ve aₙ = Sₙ − Sₙ₋₁ (n ≥ 2); geometrik toplam Sₙ = A − A · qⁿ biçimindedir.
- (Aritmetik) × (geometrik) toplamlar: q ile çarp, kaydır, çıkar.
Kendini test et
12 soru. Her doğru cevap XP kazandırır.
Konu testi: 20 soru · 25 dk
Dersi bitirdin mi? Bu konudaki süreli testle kendini dene.