quarta-feira, 30 de outubro de 2019

Progressão geométrica

Introdução:  

Progressão geométrica é uma sequência de números reais, formada por termos, que a partir do segundo, é igual ao produto do termo antecedente com uma constante q conhecida como razão da P.G.
Dada uma sequência (a1, a2, a3, a4, a5, ...,an, ...), ela será P.G se  an=an-1 • q, com n ≥ 2 e n ∈ IN.
Importante  lembrar  que a  razão de uma P. G pode ser qualquer número racional (positivos, negativos, frações).

Classificações das progressões geométricas (P.G.s):

De acordo com o valor da razão q, podemos classificar as progressões geométricas em quatro tipos:

 P. G  crescente:

Neste tipo de P.G, a razão q é sempre positiva (q>0) e os termos da progressão são números crescentes. Logo, os números da sequência são sempre maiores que os seus antecessores.
Exemplo:         

(2, 4, 8, 16, 32, 64...), onde q= 2            

 P. G decrescente:


Neste tipo de P.G, a razão q é sempre positiva (q>0) e diferente de zero, e os termos da progressão são números decrescentes. Logo, os números da sequência são sempre menores que os seus antecessores.   
Exemplo:                

(-3, -9, -27, -81, -243...), onde q= 3              

 P. G oscilante:             

Na P.G oscilante, a razão q é sempre negativa (q < 0) e diferente de zero. Consequentemente, os termos da progressão são números positivos e negativos.
Exemplo:    

(5, -10, 20, - 40, 80... ),  onde q= -2                                                         

P.G constante:

Na P.G constante, a razão q é igual a 1 e todos os termos da progressão são iguais.   
Exemplo:   

(5, 5, 5, 5, 5, 5...), onde q= 1                                                                                                                                                                                                                                                                                       

Fórmula do termo geral:

Para que se possa encontrar qualquer elemento da P.G a partir da sua razão e primeiro termo, deve-se utilizar a seguinte fórmula:

an=a1 • q^(n - 1)

Onde:
an= número que queremos determinar
a1= primeiro termo da sequência   
n= quantidade de elementos da P.G 
q=razão da P.G

Exemplo: Determine o quinto termo de uma P.G onde a1= 3 e q=4.
 I) Para determinarmos o que o problema pede, aplicaremos a fórmula do termo geral. De acordo com o enunciado, temos que:a1= 3, q=4 e n=5.

an=a1 • q^(n - 1)
a5= 3 • 4^(5 - 1) 
a5= 3 • 4^4
a5= 3 • 256
a5= 768                        

Propriedades da P.G:

Primeira propriedade: Em uma P.G com número ímpar de termos, o quadrado do termo médio é igual ao produto dos extremos.
Exemplo: Na P.G (4, 8, 16, 32, 64)
16²= 4 • 64
16=4 • 64     

Segunda propriedade: O produto dos termos equidistantes dos extremos de uma P.G é igual ao produto desses extremos.
Exemplo:  Na P.G (1, 3, 9, 27)     
1 • 27= 3 • 9=27

Terceira propriedade: Cada termo de uma P.G (a,b,c), a partir do segundo, é a média geométrica entre seu sucessor e antecessor. Com isso, temos que b²=ac                      
Exemplo:Na P.G (2, 4, 8, 16, 32, 64)
4²= 2 • 8        
4=2 • 8        

16²= 32 • 8
16=32 • 8                              

Soma dos termos de uma P.G finita:

 Para calcular a soma dos termos de uma P.G finita, deve-se utilizar a seguinte fórmula:

Sn= a1 •  (q^n - 1)  
            q -  1

 Onde:
Sn= soma dos termos da P.G
a1= primeiro termo da sequência   
n= quantidade de elementos da P.G 
q=razão da P.G

Exemplo: Considere a P.G (2, 6, 18...), calcule a soma dos cinco primeiros termos.
I) Ao estudarmos a sequência, temos que: q=3, a1=2 e n =5. Com isso, temos que a soma dos termos será:

Sn= a1 •  (q^n - 1)  
            q - 1

S5= 2 •  (3^5 - 1)    
            3 - 1

S5= 2 • (243 - 1)        
               2
S5= 242                          


Soma dos termos de uma P.G infinita:

 Para calcular a soma dos termos de uma P.G infinita, deve-se utilizar a seguinte fórmula:

Sn=   a1                                         
      1 - q
Onde:
Sn= soma dos termos da P.G
a1= primeiro termo da sequência
q=razão da P.G  

Exemplo: Calcule a soma dos termos da P.G infinita (2, 1, 1/2, 1/4...)      
 I) Ao estudarmos a sequência, temos que: q=1/2, a1=2. Com isso, temos que a soma dos termos será:  
Sn=   a1   
      1 - q
Sn=     2                 
      1 -  1 
            2
Sn=   2    =  4
         1       
         2

Sn= 4

Produto dos termos de uma P.G:

 Para calcular o produto dos termos de uma P.G, deve-se utilizar a seguinte fórmula:

Pn= a1^n • q^(n •(n - 1)/2)

Pn= produto dos termos da P.G
a1= primeiro termo da sequência   
n= quantidade de elementos da P.G 
q=razão da P.G

Dominando o conhecimento:

Questão 1) Determine x, de modo que (4, 4x, 10x + 6) seja P.G.

Questão 2) Determine o décimo termo da P.G (3, 6, 12...).

Questão 3) Na P.G estritamente crescente (a1, a2, a3...) tem se a1 + a6= 1025 e a3 • a4= 1024. Determine a razão da progressão.

Questão 4) As medidas dos lados de um triangulo retângulo estão em P.G determine a razão q.

Questão 5) Calcule a soma dos onze primeiros termos da P.G (2, 4, 8...)             

Questão 6) Calcule a soma dos infinitos termos da P.G (32, 8, 2...)
                                                                                                                                       

Resoluções:

Questão 1)  (4,4x,10x + 6)=> P.G.                               
I)  Aplicando a primeira propriedade da P.G para relacionar os termos da sequência,temos que:
(4x)²=  4 • (10x + 6)    
16x²= 40x + 24
16x² - 40x -24= 0

* Dividindo ambos os lados da equação por 8, temos a seguinte igualdade:                                          
2x² -5x -3=0

II) Aplicando a fórmula de Bhaskara para determinar x:
∆=b² - 4ac       
∆=(-5)² - 4 • 2 • (-3)
∆= 25 + 24
∆= 49                                                                                                               

x=   5 ± 49      
         2 • 2        
x=   5 ± 7   
          4       
x'=   5 + 7                              
           4
 x'=  12      
         4
x'=3      

x"=  5 - 7 = -   2  
          4           4
 x"= -   1           
            2

III)  Agora iremos verificar se as duas raízes podem ser solução da P.G
* Para x=3
P.G.=[4,4x,10x + 6]
P.G.=[4,(4 • 3),(10 • 3) + 6]            
P.G.=(4,12,30 + 6) 
P.G.=(4,12,36)=> P. G crescente
                             
*Para x= -1/2
P.G.=[4,4x,10x + 6]
P.G.=[4, 4 • (-1/2), 10(-1/2) + 6]            
P.G.=(4,-2,-5 + 6) 
P.G.=(4,-2,1)=> P.G oscilante

Resposta:x=3 ou x= -1/2  

Questão 2)
 I) Para determinarmos o que o problema pede, aplicaremos a fórmula do termo geral. De acordo com o enunciado, temos que:q=2, a1=3 e n =10.
an=a1 • q^(n - 1)
an= 3 • 2^(10 - 1) 
an= 3 • 2^9
an= 3 • 512
an= 1536  
 
Resposta: an= 1536 

Questão 3)
I) Seja (a1, a2, a3...) uma P.G crescente.Pelo enunciado, temos que:
{a1 + a6= 1025                               
{ a3 • a4= 1024           

II) Pela fórmula do termo geral, temos que: a3= a1•q^2, a4=a1•q^3 e a6= a1•q^5. Substituindo nas duas equações, segue-se que:
{a1 + a1 • q^5= 1025   
{(a1•q^2) •(a1•q^3)= 1024   

* Desenvolvendo o sistema, temos:
{a1 + a• q^5= 1025   
{a1 a1 • q^5= 1024           

 III) Isolando a• q^5 na primeira equação,obtemos:
a1 + a• q^5= 1025 
a• q^5= 1025 - a1

IV) Substituindo esta última igualdade na primeira equação:
a1 a1 • q^5= 1024

a1 (1025 - a1)= 1024
1025a1 - a1^2= 1024
- a1² + 1025a1= 1024 ( multiplicando os dois lados da equação por -1)
a1² - 1025a1= -1024
a1² - 1025a1 + 1024 = 0    

V) Agora, aplicaremos a fórmula de Bhaskara:                                                                 
∆=b² - 4ac       
∆=(-1025)² - 4 • 1 • (1024)
∆= 1 050 625- 4 096                                    
∆= 1046 529            

a1=(1025  ± 1 046 529)/2           
                  
a1= (1025 ± 1023)/2

a1'=(1025 + 1023)/2
a1'=2048/2
a1'=1024 (não serve, pois a P.G deve ser crescente)

a1"= (1025 - 1023)/2
a1"= 2/2                
a1"= 1

VI) Por fim, iremos substituir a1 em uma das igualdades para determinar q.
a• q^5= 1025 - a1
1 • q^5= 1025 - 1
q^5= 1024 
 q= 5√1024
 q= 4

Resposta: q=4.

Questão 4) 
I) Sejam x, y, z os lados do triângulo retângulo abaixo:
                                                                                                                                                                                                         
  
                  


II) Pelo teorema de Pitágoras:
 z²=x² + y²
(x • q²)²= x + (x  q)²      
 x²• q^4= x² + x² • q²  (dividindo ambos os lados da igualdade por x^2)
q= 1 + q²
q - q² - 1= 0

III) Substituindo q^2 por p (p=q² => q > 1 e p >1), teremos a seguinte igualdade
* p=q² (q > 1 => p >1)

q - q² - 1= 0  
(q²)² - q² - 1= 0
p² - p - 1= 0

IV) Agora, aplicaremos a fórmula de Bhaskara:
∆=b² - 4ac       

∆=(-1)^2 - 4 • 1 • (-1)
∆= 1 + 4
∆= 5

p=   1 ± 5               
           2

p'=   1        
           2                                                                                                                                                    
p"=   1 5   < 1(não serve)
            2

V) Por fim, devemos obteremos valores de q que satisfazem as condições do problema:

q^2=   1 5  
              2
q= (1 5)  
           √2

*Racionalizando o denominador desta fração:

q= (1 5)       √2 
           √2            √2

q= √2 • (1 5)   
             2
q=  √(2 +25)  
             2

Resposta: q=√(2 + 2√5)/2

Questão 5)
I) Ao estudarmos a sequência, temos que: q=2, a1=2 e n =11. Com isso, temos que a soma dos termos será:
Sn= a1 •  (q^n - 1)               
            q - 1
Sn= 2 •  (2^11 - 1)      
            2 - 1
 Sn= 2 •  (2048 - 1)                                                                                     
 Sn= 2 • 2047
Sn= 4094

Resposta: Sn= 4094

Questão 6) (32, 8, 2...)=>P.G
I) Ao estudarmos a sequência, temos que: q=1/4, a1=32. Com isso, temos que a soma dos termos será: 

Sn=   a1    
      1 - q

Sn=   32      32     
      1 - 1           3       
           4           4

Sn=32 4       
             3

Sn=  128     
          3
Resposta: Sn=128/3

Agradecimentos:

Agradeço a todos que prestigiaram o meu blog e espero que gostem das atuais e futuras postagens. Quem tiver dúvidas, pode comentá-las. Espero ter ajudado.



 Referências:

1-https://promilitares.com.br/content/aula/U2G1-YDWE/progressoes.pdf            
2-https://exercicios.brasilescola.uol.com.br/exercicios-matematica/exercicios-sobre-progressao-geometrica.htm
3-https://www.todamateria.com.br/progressao-geometrica/
4-https://www.coladaweb.com/exercicios-resolvidos/exercicios-resolvidos-de-matematica/progressao-geometrica
5-https://exercicios.mundoeducacao.bol.uol.com.br/exercicios-matematica/exercicios-sobre-progressoes.htm
6-http://www.matematiques.com.br/conteudo.php?id=400
7-http://sequeciast229.blogspot.com/p/exercicios-de-pa-pg.html             
8-https://www.coladaweb.com/matematica/progressao-geometrica-p-g                
9-https://brasilescola.uol.com.br/matematica/soma-dos-termos-uma-pg-infinita.htm
10-https://brainly.com.br/tarefa/1552944
11-https://www.tutorbrasil.com.br/forum/viewtopic.php?t=29903    
12-http://matmedio1-thiagokyamamoto.blogspot.com/2016/02/progressao-geometrica-exresolvidos-3.html       
13-https://www.colegioweb.com.br/progressao-geometrica/propriedades-das-progressoes-geometricas.html