Plantilla:Progresiones geométricas

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Revisión actual

Una progresión geométrica es una sucesión de números en la que cada término se obtiene multiplicando el anterior por una cantidad fija, $r\;\!$ , que llamaremos razón.

Escrito en forma recursiva:

$a_n=a_{n-1} \cdot r \ , \ \forall n>1$

Por ejemplo, la sucesión $u_n\;$ :

es una progresión geométrica de razón $r = 2\;$ .

Progresiones geométricas

Tutorial (5´08") Sinopsis:

Progresiones geométricas: definición y ejemplos.

Ejercicio 1 (3´03") Sinopsis:

Halla el quinto término de la siguiente progresión geométrica: $\{ -\cfrac{3}{8}, -\cfrac{3}{2}, -6, -24, ...\}$

Ejercicio 2 (4´31") Sinopsis:

Halla el término $a_4\;$ de una progresión aritmética que viene dada por la siguiente ley de recurrencia:

$\begin{cases}a_1=-\cfrac{1}{8} \\ a_n=2 \cdot a_{n-1} \ , \ \forall n>1 \end{cases}$

Progresiones geométricas

Actividad 1 Descripción:

Actividades en las que aprenderás el concepto de progresión geométrica y a cómo identificarlas.

Autoevaluación 1a Descripción:

Extiende sucesiones geométricas.

Autoevaluación 1b Descripción:

Extiende sucesiones geométricas con términos negativos y racionales.

Autoevaluación 2 Descripción:

Fórmulas recursivas para sucesiones geométricas.

Tabla de contenidos

1 Término general de una progresión geométrica
2 Suma de términos de una progresión geométrica
3 Suma de los infinitos términos de una progresión geométrica
4 Producto de términos de una progresión geométrica

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Término general de una progresión geométrica

Término general de una progresión geométrica

El término general, $a_n\;\!$ , de una progresión geométrica de razón $r\;\!$ es:

$a_n = a_1 \cdot r^{n-1}$

Demostración:

En efecto, de forma intuitiva:

$a_2 = a_1 \cdot r = a_1 \cdot r^1 \;\!$

$a_3 = a_2 \cdot r = a_1 \cdot r \cdot r = a_1 \cdot r^2 \;\!$

$a_4 = a_3 \cdot r = a_1 \cdot r^2 \cdot r = a_1 \cdot r^3 \;\!$

........................

$a_n = a_1 \cdot r^{n-1}$

Demostración por el método de inducción completa:

Para ello hay que comprobar primero que la fórmula se cumple para n=1. A continuación, suponiendo que la fórmula es cierta para el valor n, deberemos comprobar que también se cumple para el valor n+1. Con ésto, la fórmula será cierta para todo valor n natural.

Veamos que se cumple para n=1. Sustituimos n por 1 en el lado derecho de la fórmula:

$a_1 = a_1 \cdot r^{1-1} = a_1 \cdot r^0 = a_1$

con lo que queda comprobada para n=1.

Supongamos que la fórmula es cierta para el valor n:

$a_n = a_1 \cdot r^{n-1}$ . [1]

Por ser una progresión geométrica cada término se obtiene multiplicando por r el anterior término:

$a_{n+1}=a_n \cdot r \;$ [2]

Debemos comprobar que se cumple para el valor n+1:

$a_{n+1}\begin{matrix} ~_{[2]}~ \\ = \\ ~ \end{matrix}a_n \cdot r \begin{matrix} ~_{[1]}~ \\ = \\ ~ \end{matrix} a_1 \cdot r^{n-1} \cdot r =a_1 \cdot r^{((n+1)-1)}$

Verificando así que la fórmula se cumple para el valor n+1 y terminando la demostración por inducción.

Progresiones geométricas

Tutorial 1 (6´24") Sinopsis:

Definición de progresión geométrica.
Término general
Ejemplos

Tutorial 2 (19'06") Sinopsis:

Tutorial en el que se explica y trabajan las progresiones geométricas, la ley de recurrencia y el término general que las genera, así como alguna de sus propiedades básicas.

Tutorial 3 (12'34") Sinopsis:

Término general de una progresión geométrica: Obtención y ejemplos.

Tutorial 4 (11'41") Sinopsis:

Definición de progresión geométrica.
Ejemplos.
Término general de una progresión geométrica.

Ejercicio 1 (2´46") Sinopsis:

Una progresión geométrica tiene como término general $a_n=3 \cdot \left(-\cfrac{2}{3}\right)^{n-1}$ , halla el término $a_5\;$ .

Ejercicio 2 (8´32") Sinopsis:

Halla el término general y la forma recursiva de la siguiente progresión geométrica: {168, 84, 42, , 21, ...}.

Ejercicio 3 (6´39") Sinopsis:

Halla la fórmula recursiva a partir del término general $g_n=9 \cdot 8^{n-1}\;$ .

Problema 1 (9´35") Sinopsis:

Problema sobre progresiones geométricas.

Término general de una progresión geométrica

Actividad 1 Descripción:

Actividades en las que aprenderás a obtener el término general de una progresión geométrica.

Actividad 2 Descripción:

Progresiones geométricas.

Autoevaluación 1 Descripción:

Usa el término general de una progresión geométrica.

Autoevaluación 2 Descripción:

Halla el término general de una progresión geométrica.

Autoevaluación 3 Descripción:

Convertir formas recursivas y explícitas de sucesiones geométricas.

Autoevaluación 4 Descripción:

Problemas verbales con progresiones geométricas.

Ejercicio resuelto: Progresión geométrica

En una progresión geométrica de términos positivos, $a_1=3\;$ y $a_3 = 6\;$ . Halla $a_n\;$ , $a_{20}\;$ y $a_{21}\;$ .

Solución:

$a_3=a_1 \cdot r^2 \rightarrow 6 = 3 \cdot r^2 \rightarrow r^2=\cfrac{6}{3}=2 \rightarrow r=\pm \sqrt{2}$

Como la progresión es de términos positivos, sólo nos vale el valor posivo: $r=\sqrt{2}$ .

$a_n= a_1 \cdot r^{n-1} = 3 \cdot (\sqrt{2})^{n-1}$

$a_{20} = 3 \cdot (\sqrt{2})^{20-1} = 3 \cdot (\sqrt{2})^{19} = 3 \cdot 2^9 \cdot \sqrt{2} =1536 \sqrt{2}$

$a_{21} = 3 \cdot (\sqrt{2})^{21-1} = 3 \cdot (\sqrt{2})^{20} = 3 \cdot 2^{10} =3072$

Autoevaluación: Término general de una progresión geométrica Descripción:

Encuentra el término general de una progresión geométrica dada.

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Suma de términos de una progresión geométrica

Suma de términos de una progresión geométrica

La suma de los n primeros términos de una progresión geométrica es:

$S_n=\frac{a_1 \cdot(r^n-1)}{r-1}$

Demostración:

Efectuamos la siguiente resta:

$r \cdot S_n \qquad ~= \qquad \quad a_2 \ + a_3 \ + \cdots +\ a_{n-2} + a_{n-1} + a_n +a_n \cdot r$

$-\;$

$S_n \ \qquad ~~~~= \ a_1 \ + a_2 \ + a_3 \ + \cdots +\ a_{n-2} + a_{n-1} + a_n$

______________________________________________________________________________

$r \cdot S_n- S_n= -a_1 \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad ~~+a_n \cdot r$

por tanto:

$S_n(r-1)=a_n r-a_1\;$

y despejando

$S_n=\cfrac{(a_n \cdot r - a_1)}{r-1}=\cfrac{(a_1 \cdot r^{n-1} \cdot r - a_1)}{r-1}=\cfrac{(a_1 \cdot r^n - a_1)}{r-1}=\frac{a_1 \cdot(r^n-1)}{r-1}$

Suma de los "n" primeros términos de una progresión geométrica Descripción:

Actividades en las que aprenderás a obtener de los "n" primeros términos de una progresión geométrica.

Suma de términos de una progresión geométrica

Tutorial 1 (3´42") Sinopsis:

Fórmula de la suma de los n primeros términos de una progresión geométrica. Ejemplos.

Tutorial 2 (4'32") Sinopsis:

Fórmula de la suma de los n primeros términos de una progresión geométrica. Ejemplos.

Tutorial 3 (6´48") Sinopsis:

Ejemplos y demostración la fórmula de la suma de n términos consecutivos de una progresión geométrica

Autoevaluación: Suma de los términos de una progresión geométrica Descripción:

Suma los n primeros términos de progresión geométrica dada.

Ejercicio resuelto: Suma de términos de una progresión geométrica

Si al comienzo de cada año ingresamos 1000 € en un banco al 4% anual, ¿cuánto dinero tendremos al final del quinto año?

Solución:

Se trata de un problema típico de aritmética comercial de anualidades de capitalización:

Al comenzar el primer año ingreso 1000 €, que se transforman en $1000 \cdot 1.04^5$ al final del quinto año.

Al comenzar el segundo año ingreso 1000 €, que se transforman en $1000 \cdot 1.04^4$ al final del quinto año.

Al comenzar el tercer año ingreso 1000 €, que se transforman en $1000 \cdot 1.04^3$ al final del quinto año.

Al comenzar el cuarto año ingreso 1000 €, que se transforman en $1000 \cdot 1.04^2$ al final del quinto año.

Al comenzar el quinto año ingreso 1000 €, que se transforman en $1000 \cdot 1.04^1$ al final del quinto año.

Si sumamos todas esas cantidades:

$1000 \cdot 1.04^1 + 1000 \cdot 1.04^2 + 1000 \cdot 1.04^3 + 1000 \cdot 1.04^4 + 1000 \cdot 1.04^5$

estaremos sumando los cinco primeros términos de una progresión geométrica con $a_1= 1000 \cdot 1.04$ y $r= 1.04\;$

$S_5 = \cfrac{a_1 \cdot (r^5 - 1)}{r-1} = \cfrac{1000 \cdot 1.04 \cdot (1.04^5 - 1)}{1.04 -1} = 5632.98$ €

Ejercicios: Anualidades de capitalización Descripción:

Anualidades de capitalización son cantidades fijas que se entregan al principio de cada año para su colocación a interés compuesto con objeto de llegar a constituir un capital al cabo de un determinado número de años.

Ejercicios: Anualidades de amortización Descripción:

Anualidades de amortización son pagos fijos que se entregan al final de cada año para su colocación a interés compuesto, con objeto de llegar a extinguir o amortizar una deuda juntamente con sus intereses, en un determinado número de años.

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Suma de los infinitos términos de una progresión geométrica

Suma de los infinitos términos de una progresión geométrica

La suma de todos los términos de una progresión geométrica en la que su razón verifica que $0<\; \mid r \mid \; <1$ se obtiene así:

$S_{\infty}=\frac{a_1}{1-r}$

Demostración:

Para la demostración se requiere del concepto de límite. Véase: Algunos límites importantes.

Suma de todos los términos de una progresión geométrica Descripción:

Actividades en las que aprenderás a obtener la suma de todos los términos de una progresión geométrica, siempre que ésto sea posible.

Suma de los infinitos términos de una progresión geométrica

Tutorial 1 (5´48") Sinopsis:

Fórmula de la suma de todos los términos de una progresión geométrica. Ejemplos.

Tutorial 2 (8'37") Sinopsis:

Fórmula de la suma de los infinitos términos de una progresión geométrica. Ejemplos.

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Producto de términos de una progresión geométrica

Producto de "n" términos de una progresión geométrica

El producto de los n primeros términos de una progresión geométrica es:

$P_n=\sqrt{(a_1 \cdot a_n)^n}$

Demostración:

Véase en el siguiente videotutorial.

Producto de "n" primeros términos de una progresión geométrica Descripción:

Actividades en las que aprenderás a obtener el producto de los "n" primeros términos de una progresión geométrica.

Producto de los "n" primeros términos de una progresión geométrica (7´32") Sinopsis:

Demostración de la fórmula del producto de n términos de una progresión geométrica

Obtenido de "http://www.maralboran.org/wikipedia/index.php/Plantilla:Progresiones_geom%C3%A9tricas"

-==Progresiones geométricas==
+{{def progresion geometrica}}
-{{Caja_Amarilla|texto=
-Una '''progresión geométrica''' es una sucesión de números en la que cada término se obtiene multiplicando el anterior por una cantidad fija, <math>r\;\!</math>, que llamaremos '''razón'''
-}}
 {{p}}
-Por ejemplo:
-<center>[[Imagen:prog_geometrica.png]]</center>
-es una progresión geométrica de razón r=2.
 ===Término general de una progresión geométrica===
-{{Teorema
+{{Término general de una progresión geométrica}}
-|titulo=''Término general de una progresión geométrica''
-|enunciado=
-Sean <math>a_1, a_2, a_3, ..... \;\!</math>términos de una progresión geométrica de razón <math>r\;\!</math>.
-Entonces se cumple que:
-{{Caja|contenido=
-<math>a_n = a_1 \cdot r^{n-1}</math>
-}}
-{{p}}
-|demo=
-En efecto, de forma intuitiva:
-<center><math>a_2 = a_1 \cdot r = a_1 \cdot r^1 \;\!</math>
-<math>a_3 = a_2 \cdot r = a_1 \cdot r \cdot r = a_1 \cdot r^2 \;\!</math>
-<math>a_4 = a_3 \cdot r = a_1 \cdot r^2 \cdot r = a_1 \cdot r^3 \;\!</math>
-........................
-<math>a_n = a_1 \cdot r^{n-1}</math></center>
-'''Demostración por el método de inducción completa:'''
-Para ello hay que comprobar primero que la fórmula se cumple para n=1. A continuación, suponiendo que la fórmula es cierta para el valor n, deberemos comprobar que también se cumple para el valor n+1. Con ésto, la fórmula será cierta para todo valor n natural.
-Veamos que se cumple para n=1. Sustituimos n por 1 en el lado derecho de la fórmula:
-<center><math>a_1 = a_1 \cdot r^{1-1} = a_1 \cdot r^0 = a_1</math></center>
-con lo que queda comprobada para n=1.
-Supongamos que la fórmula es cierta para el valor n. Debemos comprobar que se cumple para el valor n+1.
-Sustituimos n por n+1 en el lado derecho de la fórmula:
-<center><math>a_1 \cdot r^{n+1-1}= a_1 \cdot r^n</math>{{b4}}[1]</center>
-{{p}}
-Por otro lado sabemos que <math>a_{n+1}=a_n \cdot r \;</math>, y como hemos supuesto que la igualdad es cierta para el valor n, <math>a_n = a_1 \cdot r^{n-1}</math>, tenemos que:
-<center><math>a_{n+1}=a_n \cdot r =  a_1 \cdot r^{n-1} \cdot r = a_1 \cdot r^{n-1+1} = a_1 \cdot  r^n\;</math></center>
-{{p}}
-con lo que llegamos a la misma expresión que en [1], verificando así que la fórmula se cumple para el valor n+1 y terminando la demostración por inducción.
-}}
-{{p}}
 ===Suma de términos de una progresión geométrica===
-{{Teorema
+{{Suma de términos de una progresión geométrica}}
-|titulo=Suma de términos de una progresión geométrica
-|enunciado=
-La suma de los '''n''' primeros términos de una progresión geométrica es:
 {{p}}
-{{Caja|contenido=<math>S_n=\frac{a_1.r^n-a_1}{r-1}</math>}}
+===Suma de los infinitos términos de una progresión geométrica===
+{{Suma infinitos términos de una progresión geométrica}}
 {{p}}
-|demo=
-Efectuamos la siguiente resta:
-::<math>r \cdot S_n  \qquad ~= \qquad \quad a_2 \ + a_3 \ + \cdots +\ a_{n-2} + a_{n-1} + a_n +a_n \cdot r</math>{{p}}
-:<math>-\;</math>
-::<math>S_n \ \qquad ~~~~= \ a_1 \ + a_2 \ + a_3 \ + \cdots +\ a_{n-2} + a_{n-1} + a_n</math>{{p}}
-::______________________________________________________________________________{{p}}
-::<math>r \cdot S_n- S_n= -a_1 \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad ~~+a_n \cdot r</math>
-por tanto:
-<center><math>S_n(r-1)=a_n r-a_1\;</math></center>
-y despejando
-<center><math>S_n=\cfrac{(a_n \cdot r - a_1)}{r-1}=\cfrac{(a_1 \cdot r^{n-1} \cdot r - a_1)}{r-1}=\cfrac{(a_1 \cdot r^n - a_1)}{r-1}</math></center>
-}}
-{{p}}
-{{Teorema
-|titulo=Suma de los infinitos términos de una progresión geométrica
-|enunciado=
-La suma de '''todos''' los términos de una progresión geométrica en la que su razón verifica que <math> 0<\; \mid r \mid \; <1 </math> se obtiene así:
-<center>
-{{Caja|contenido=<math>S_{\infty}=\frac{a_1}{1-r}</math></center>}}
-|demo=
-La siguiente demostración usa el concepto de límite que aún no conoceis. Lo podremos ver con detalle, más adelante en este tema, en un apartado titulado [[Algunos límites importantes (1ºBach)|Algunos límites importantes]].
-Vamos a partir de la fórmula de la suma de los n primeros términos de una progresión geométrica y vamos a hacer que n tienda a infinito.
-<center><math>S_n=\frac{a_1.r^n-a_1}{r-1}</math></center>
-Como <math> 0<\; \mid r \mid \; <1 </math>, cuando n tiende a infinito, <math>r^n\;</math> tiende a 0.
-Entonces, <math>S_n\;</math> tiende a <math>\frac{0-a_1}{r-1}=\frac{a_1}{1-r}</math> y a ese valor límite de <math>S_n\;</math> lo llamamos <math>S_{\infty}</math>.
-}}
 ===Producto de términos de una progresión geométrica===
-{{Teorema
+{{Producto de términos de una progresión geométrica}}
-|titulo=Producto de términos de una progresión geométrica
-|enunciado=
-El producto de los '''n''' primeros términos de una progresión geométrica es:
-{{p}}
-{{Caja|contenido=<math>P_n=\sqrt{(a_1.a_n)^n}</math>}}
-{{p}}
-|demo=Véase en el siguiente videotutorial:
-{{p}}
-{{Video_enlace
-|titulo1=Producto de n términos de una progresión geométrica
-|duracion=7´31"
-|url1=http://matematicasbachiller.com/videos/1-bachillerato/matematicas-de-primero-de-bachillerato/04-sucesiones-aritmeticas-sucesiones-geometricas/06-producto-de-terminos-consecutivos-de-una-sucesion-geometrica#.VCaoBPl_u2E
-|sinopsis=Videotutorial
-}}
-{{p}}
-}}

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