COLÉGIO ISAAC NEWTON PROGRESSÃO GEOMÉTRICA (P.G.) PROF. LUCIANO VIEIRA Fonte: Trabalho de Prática IV - UFMS PROGRESSÃO GEOMÉTRICA (P.G.) Definição: é toda seqüência numérica em que cada termo, a partir do segundo é igual ao produto do termo anterior com uma constante q . O número q é chamado razão da progressão geométrica. A P.G. também é um tipo de seqüência bastante presente no nosso cotidiano. Observe a situação: “Em 2007, uma empresa produziu 200.000 peças de um produto. A empresa fez uma previsão que a cada ano, sua produção deve aumentar em 10% em relação ao ano anterior. Quantas peças serão produzidas a cada ano até 2012?”. (200.000, 220.000, 242.000, 266.200, 292.820, 322.102) REPRESENTAÇÃO CLASSIFICAÇÃO P.G. (a1, a2, a3, ..., an) P.G. FINITA: nº finito de termos a1 é o 1º termo da P.G.; Exemplo: n é o nº de termos da P.G.; an é o último termo da P.G. ou o termo procurado ou o enésimo termo; q é a razão da P.G. O CÁLCULO DA RAZÃO Podemos usar duas fórmulas para encontrarmos a razão de uma P.G. a 2 a3 q= = a1 a2 a1 = 3 a4 = an = 24 n=4 q=2 P.G. INFINITA: nº infinito de termos Exemplo: Vejamos: (3, 6, 12, 24) ... an ,n ≥ 3 • q = n-1 a1 (2, 8, 32, 128, 512, ...) a1 = 2 q=4 P.G. CRESCENTE: o termo posterior é maior que o anterior. Para que isso aconteça, é necessário e suficiente que a1 0 e q 1, ou a1 0 e 0 q 1. Exemplos: (2, 4, 8, ...); q = 2 (-4, -2, -1, -1/2, ...); q = 1/2 P.G. DECRESCENTE: o termo posterior é menor que o anterior. Para que isso aconteça, é necessário e suficiente que a1 0 e 0 q 1, ou a1 0 e q 1. Exemplos: (8, 4, 2, 1, ½, ...); q = ½ (-1, -2, -4, -8, ...); q = 2 P.G. CONSTANTE: todos os termos da P.G. são iguais, ou seja q = 1 Exemplo: (5, 5, 5, 5, ...); q = 1 P.G. OSCILANTE: todos os seus termos são diferentes de zero e dois termos consecutivos quaisquer têm sinais oposto. Para que isso aconteça, é necessário e suficiente que a1 0 e q 0. Exemplo: (3, -6, 12, -24, 48, -96, ...); q = -2 P.G. QUASE NULA: o primeiro termo é diferente de zero e todos os demais são iguais a zero, isto é, a1 0 e q = 0. Exemplo: (9, 0, 0, 0, 0, ...); q = 0 FÓRMULA DO TERMO GERAL DA P.G. Voltando P.G. a (200.000, podemos calcular situação 220.000, a da empresa, 242.000, quantidade de 266.200, onde temos 292.820, a 322.102), peças produzidas ano a ano multiplicando a produção inicial por potências 1,1 (110%). Assim, se quiséssemos saber a produção no ano de 2010, teríamos: a1 = 200.000 q = 1,1 Logo, a produção do ano de 2010 seria: a2010 = a1 . q3 a2010 = 200.000 . (1,1)3 a2010 = 200.000 . 1,331 a2010 = 266.200 Observem que 266.200, corresponde ao 4º termo da P.G. Assim, podemos todos os termos da P.G. da seguinte maneira: Portanto, qualquer termo an é escrever igual ao produto de a1 pela potência q(n – 1), ou seja, a fórmula do termo geral da P.G. é expressa por: a1 = a1 . q0 a2 = a1 . q1 a3 = a1 .q2 a4 = a1 . q3 a5 = a1 . q4 a6 = a1 . q5 an = a1 . q(n - 1) onde, an é o último termo da P.G. ou o termo desejado ou o enésimo termo; a1 é o primeiro termo da P.G; n é o número de termos da P.G. q é a razão da P.G. A fórmula do termo geral da P.G. nos permite calcular a lei de formação de uma P.G., a razão (q), o número de termos (n), o primeiro termo (a1) e o último termo ou o termo desejado (an). Exemplos: Dê a fórmula do termo geral ou lei de formação da P.G. (2, 4, ...). 1. an = a1 . q(n – 1) an = 2 . 2(n – 1) an = 2(n) Qual o quarto termo da P.G. (2, 8, ...)? 2. a4 = 2 . 4(4 – 1) a4 = 2 . 43 a4 = 128 Quantos elementos tem a P.G. ( 3, 6, ..., 192)? 3. 192 = 3 . 2(n – 1) 192 3 = 2(n – 1) 64 = 2(n – 1) n = 8 REPRESENTAÇÃO GENÉRICA DE UMA P.G. Três termos: x 2 q , x , xq , com razão q, se q 0 ou x , xq, xq , com razão q Cinco termos: x x 2 , , x , xq, xq ou 2 q q x , xq, xq 2 , xq3 , xq4 Para P.G. com número par de termos, ou seja, sem termo central, usamos uma notação diferente em que o q da razão é em função de outro número qualquer, ou seja, q = y2. Dois termos: x , xy y Quatro termos: x x 3 x, xq, xq , xq com razão q ou 3 , , xq, xq com razão q2 se q 0 q q 2 3 PROPRIEDADES DA P.G. P1 – Média Geométrica Uma seqüência de três termos em que o primeiro é diferente de zero, é P.G. se, e somente se, o quadrado do termo médio (am) é igual ao produto dos outros dois, isto é, sendo a 0, temos: (a, b, c) é P.G. b2 = a .c Demonstração: Vamos analisar duas hipóteses: b 0 ou b = 0 1ª hipótese: b 0 2ª hipótese: b = 0 Como a 0 e b 0, temos: Como a 0 e b = 0, temos: b c a, b, c é P.G a b e b c b 2 ac a b Logo: (a, b, c,) é P.G. b2 = ac a, b, c é P.G. c 0 e 2 c 0 b ac Logo: (a, b, c,) é P.G. b2 = ac P2 – Produto dos termos eqüidistantes Numa P.G finita, o produto de dois termos eqüidistantes dos extremos é igual ao produto dos extremos. Seja a P.G. (a1, a2, a3, ..., an – 2, an – 1, an), temos: a1 . an = a2 . an – 1 = a3 . an – 2 ... Exemplo: (2, 4, 8, 16, ..., 32, 64, 128, 256) 16.32 512 08.64 512 04.128 512 02.256 512 INTERPOLAÇÃO GEOMÉTRICA Interpolar, inserir ou intercalar meios geométricos entre dois números dados (extremos) é obter uma P.G. na qual os números dados sejam o primeiro e o último termo. Para isso devemos calcular a razão dessa P.G. Exemplo: 1. Interpolar 4 meios geométricos entre 1 e 243. Observemos que a1 = 01, an = 243 e n = 06 (04 meios + 02 extremos). Então, falta calcular a razão da P.G. para que possamos inserir os meios. Logo, q n1 an a1 243 q 6 1 1 q 5 243 q3 P.G. 1, 3, 9, 27, 81, 243 Assim, an é igual a a6 . SOMA DOS n PRIMEIROS TERMOS DE UMA P.G. A soma dos n termos de uma P.G. (an) de razão q 1 é dada pelas fórmulas: 1 q a n S n S n 1 q 1 a Sn 1 Onde, qn 1 q1 an q a1 q1 Sn = soma dos n termos da P.G.; a1 = 1º termo da P.G; n = número de termos da P.G; q = razão da P.G. an = enésimo termo da P.G. Exemplo: qn 1 =3 Dada a P.G. (3, 6, ...), determine 1. a soma de seus 4 primeiros termos. Sn = a1 q 1 Primeiro vamos retirar os dados que o exercício nos fornece: a1 = 3 n=4 q = a2 a1 q = 2 P.G. até o 4º termo (3, 6, 12, 24) an = a4 = 24 Agora é só aplicar a fórmula da soma. S4 24 1 21 16 1 S4 = 3 1 S 4 = 3 15 S 4 = 45 SOMA DOS INFINITOS TERMOS DA P.G. Nas progressões geométricas em que -1 < q < 1, a soma dos n primeiros termos tem um limite finito quando n . Neste caso, qn aproxima-se de zero para n suficientemente grande, ou seja, Sabemos que 1 q a ,q 1 n Sn 1 1 q Logo, lim S n a1 n Isto é: 1 0 1 q a1 lim Sn , 1 q 1 n 1 q lim qn 0 n Exemplo: 1. Calcule o limite da soma dos termos da P.G. 1 , 1 , 1 , 1 2 4 8 16 Neste caso, 1 2 1 q 2 a1 Então: 1 2 1 a lim Sn 1 2 1 n 1 1 1 q 1 2 2 Logo, lim Sn 1 n Isso significa que quanto maior for n, a soma 1 1 1 1 1 n será mais próxima de 1. 2 4 8 16 2 PRODUTO DOS TERMOS DA P.G. O produto Pn dos n termos de uma P.G. pode ser obtido por duas maneiras: • Primeira maneira: Pn n n 1 a1n q 2 Segunda Maneira: Pn a1 an n Exemplo: Determine o produto dos 04 primeiros termos da P.G. (3, 6, ...). 1. Pela primeira maneira P4 3 4 4. 4 1 2 2 • Pela segunda maneira P4 3 24 P4 81 26 P4 724 P4 81 64 P4 722 P4 5184 P4 5184 4 INTERPRETAÇÃO GEOMÉTRICA DE UMA P.G. an = a0 . qn an a4 a3 a2 a1 a0 n 0 1 2 3 4 COMO DIFERENCIAR P.A DE P.G Não existe outra maneira senão calculando a razão da seqüência apresentada. Exemplo: 1. Dada a seqüência (1, 2, 4, 8, 16, 32,...), verifique se é P.A. ou P.G. Resolução: de cara vemos que não se trata de P.A., pois: 2 – 1 = 1; 4 – 2 = 2; 8 – 4 = 4. Verifiquemos se é P.G. 2 1 = 2; 4 2 = 2; 8 4 = 2. Portanto, temos que a seqüência dada é uma P.G. COMPARAÇÃO DOS GRÁFICOS DE P.A. E P.G. Thomas Malthus “A produção de alimentos cresce em progressão aritmética enquanto a população cresce em progressão geométrica”. Conclusão: Fome Mundial BIBLIOGRAFIA Dante, Luiz Roberto. Matemática Contextos e Aplicações Volume Único. São Paulo. Ática. 2009. Paiva, Manoel. Matemática Volume Único. São Paulo. Moderna. 2003. Silva, Claudio Xavier da; Filho, Benigno Barreto. Matemática Aula por Aula. São Paulo. FTD. 2005; Iezzi, Gelson; Hazzan, Samuel. Fundamentos de Matemática Elementar. São Paulo. Atual. 2004; Souza, Maria Helena de. Spinelli, Walter. Matemática. São Paulo: Ática, 1999. http://www.seufuturonapratica.com.br/intellectus/_Arquivos/Jan_Jul_04/PDF/Artigo_Valer ia.pdf - Consultado em 06/10/2009 às 11:46; http://www.somatematica.com.br/emedio2.php. Consultado em 06/10/2009; http://www.mundoeducacao.com.br/matematica/progressao.htm. 06/10/2009; http://images.google.com.br/; Consultado em JOGANDO COM A P.A. Objetivos: estruturar seqüências lógicas, na forma de uma Progressão Aritmética, onde exista: - uma razão (r) - um 1º termo (a1) - o número de termos (n) - o último termo da seqüência (an). O número de termos será fixo em todos os jogos, pois equivale ao número de cartas, seis. Diante disso, para a confecção do jogo será utilizado: tesoura; régua; lápis; pincel atômico ou caneta; papel cartão ou cartolina da cor desejada. O número de participantes do jogo pode variar entre 3 a 5, a critério do professor e da disponibilidade da sala. Seguiremos os seguintes passos para a confecção do material a ser utilizado durante o jogo: Primeiro passo: Riscamos no papel cartão ou cartolina retângulos 6 cm x 8 cm, que serão as cartas. Segundo passo: Enumeramos as cartas de 1 a 30, duas vezes, totalizando 60 cartas. Terceiro passo: Recortamos os retângulos. Quarto passo: Depois de pronto, embaralhamos e iniciamos o jogo. O desenvolvimento do jogo “Jogando com a P. A.” acontece da seguinte forma: Um dos jogadores distribui seis cartas a cada participante, uma a uma. De acordo com as cartas em mãos, cada jogador raciocina de maneira lógica, e define qual será a razão de sua seqüência. Essa razão deve variar de dois a cinco, impreterivelmente. Essa razão pode ser modificada de acordo com a estratégia do jogador e o andamento do jogo. A razão escolhida deve ser mantida sobre sigilo. O jogador à direita de quem distribuiu as cartas, pega uma carta e descarta outra que não é compatível à sua seqüência. As cartas descartadas só podem ser adquiridas pelo jogador à direita do descartante. Esse movimento continua até o final do jogo, em sentido anti-horário. O jogador que errar a seqüência ou os termos da P.A. sai do jogo e os outros participantes continuam. Caso as cartas acabem sem nenhum dos participantes ter completado sua seqüência, todas as cartas que foram descartadas serão embaralhadas e adquiridas novamente até uma seqüência ser completada. Será considerado vencedor do jogo, quem completar primeiro sua seqüência, com a razão escolhida, e falar aos outros participantes qual é a razão, e os termos, a1, an e n. LISTA DE EXERCÍCIOS 1. Dada a P.A. (-19, -15, -11, ...), calcule o seu enésimo termo. 2. Encontre o valor de x para que a seqüência (2x, x + 1, 3x) seja um P.A.. Escreva a P.A. e dê o valor da razão. 3. A soma dos n primeiros números pares positivos é 132. Quantos termos tem a P.A.? 4. Qual a soma dos termos da P.A. (-16, ___, -12, ___, ..., 84)? 5. Os ângulos internos de um pentágono convexo estão em P.A.. Determine o termo am dessa seqüência. 6. Qual é o vigésimo termo da P.A. (2, 8, ...)? 7. Quando inserimos 10 meios aritméticos entre 2 e 79, qual a razão da P.A. obtida? 8. Três números estão em P.A; o produto deles é 66 e a soma é 18. Calcule os três números, e escreva as P.A.. 9. No primeiro semestre de um dado ano, a produção mensal de uma montadora esta em P.A. crescente. Em janeiro, a produção foi de 18.000 carros, e em junho, de 78.000 carros. Qual foi a produção dessa montadora nos meses de fevereiro, março, abril e maio? 10. O jardim de uma praça pública possui 60 roseiras plantadas ao lado de um caminho reto e separadas a uma distancia de um metro uma da outra. Para regá-las, o jardineiro enche um regador em uma torneira que também esta ao lado do caminho e a 15 metros antes da primeira roseira. A cada viagem, ele rega três roseiras. Começando e terminando na torneira, qual a distancia total que ele terá de caminhar até regar todas as roseiras? 11. Três números estão em P.G.; o produto deles é 729 e a soma 39. Quais são esses números? Escreva as P.G.? 12. Numa P.G. (2, 1, ...), qual o seu enésimo termo? 13. Numa P.G. crescente, o primeiro termo é 3 e o quinto termo é 30.000. Qual a razão da P.G.? 2 eq= 2 ? 14. Qual o oitavo termo de uma P.G. na qual a1 15. Quantos meios geométricos existe entre 1/16 e 64 com razão 4? 16. Determine x de modo que (5, 2x + 4, 6x + 2) seja uma P.G. 17. Obtenha o 11º termo da P.G. (1/27, 1/9, 1/3, ...) e a soma dos 11 primeiros termos. 18. Na P.G. (a1, a2, a3, ...) de razão q = 2, sabe-se que a soma dos 08 primeiros termos é 765. Determine o valor de a1. 19. Qual a soma dos infinitos termos da P.G. (5, 5/2, 5/4, ...)? 20. No primeiro semestre de 2007, a produção mensal de uma indústria cresceu em P.G.. Em janeiro, a produção foi de 1.500 unidades e em junho foi de 48.000 unidades. Qual foi a produção dessa indústria nos meses de fevereiro, março, abril e maio? 21. Dê o produto dos n termos da P.G. (1, -3, 9, -27). 22. Calcule a soma dos 30 primeiros múltiplos positivos de 3. 23. Calcule x e y, para que a sucessão (2, x, 2x +6, y) seja uma P.G. crescente. 24. Sabe-se que (x, 3x – 1, 8x – 4) é uma P.G.. Calcule x e a razão. 25. A sucessão (1, a, b) é uma P.A., e a sucessão (1, a, b + 1) é uma P.G.. Calcule a e b. 26. São dados três números inteiros em P.G. cuja soma é 26. Determine esses números sabendo que o primeiro, o dobro do segundo e o triplo do terceiro formam uma P.A.. 27. Na P.G. (2, 4, 8, ...), qual é a posição do termo 1024? 28. Complete a P.G. (9/4, ___, ___, ___, ___, 8/27). 29. Determine a soma de todos os naturais múltiplos de 4 que possuem 02 algarismos. 30. Verifique se a sucessão é uma progressão, classifique-a e dê a razão. 2, 2 2, 4, 4 2, 8, 8 2, 16