Secuencias geométricas y sumas

Secuencias geométricas y sumas


secuencia

una secuencia es un conjunto de cosas (generalmente números) que están en orden.

progresiones Geométricas

En una progresión Geométrica de cada término se encuentra multiplicando el término anterior por una constante.

en General escribimos una secuencia geométrica como esta:

{a, ar, ar2, ar3, …, }

donde:

  • a es el primer término, y
  • r es el factor entre los términos (que se llama la «razón común»)

Pero cuidado, r no debe ser 0:

  • Cuando r=0, obtenemos la secuencia {a,0,0,…} que no es geométrico

La regla

También podemos calcular cualquier término usando la regla:

xn = ar(n-1)

(usamos «n-1» porque ar0 es para el 1er término)

una secuencia geométrica también puede tener valores cada vez más pequeños:

ejemplo:

4, 2, 1, 0.5, 0.25, …,

Esta secuencia tiene un factor de 0.5 (la mitad) entre cada número.

Su regla es xn = 4 × (0.5)n-1

¿por qué la secuencia «geométrica»?,

porque es como aumentar las dimensiones en Geometría:

una línea es 1-dimensional y tiene una longitud de r
en 2 dimensiones un cuadrado tiene un área de R2
en 3 dimensiones un cubo tiene volumen R3
etc (Sí podemos tener 4 y más dimensiones en matemáticas).,

Las secuencias geométricas a veces se llaman progresiones geométricas (G. P.’s)

sumando una serie geométrica

para sumar estos:

a + ar + ar2 + … + ar(n-1)

(cada término es ark, donde k comienza en 0 y sube a n-1)

Podemos usar esta práctica fórmula:


a es el primer término
R es la «relación común» entre términos
n es el número de términos

¿Cuál es ese divertido símbolo Σ?, Se llama Notación Sigma

(llamado Sigma) significa «suma»

Y por debajo y por encima de ella se muestra el inicio y final de los valores:

Se dice que «la Suma de hasta n, donde n va de 1 a 4. Respuesta=10

La fórmula es fácil de usar …, simplemente «enchufa» los valores de A, R y n

usando la fórmula

veamos la fórmula en acción:

ejemplo: granos de arroz en un tablero de Ajedrez

en la página dígitos binarios damos una Ejemplo de granos de arroz en un tablero de ajedrez. La pregunta es:

cuando colocamos arroz en un tablero de ajedrez:

  • 1 grano en el primer cuadrado,
  • 2 granos en el segundo cuadrado,
  • 4 granos en el tercero y así sucesivamente,

… doblar los granos de arroz en cada cuadrado …

…, cuántos granos de arroz en total?

así que tenemos:

  • a = 1 (el primer término)
  • r = 2 (dobles cada vez)
  • n = 64 (64 casillas en un tablero de ajedrez)

así:

se convierte en:

= 1-264-1 = 264 − 1

= 18,446,744,073,709,551,615

que fue exactamente el resultado que obtuvimos en la página de dígitos binarios (¡gracias a Dios!)

y otro ejemplo, esta vez con r menos de 1:

¿por qué funciona la fórmula?,

veamos por qué funciona la fórmula, porque llegamos a usar un «truco» interesante que vale la pena conocer.

primero, llame a la suma completa «S»: S = A + ar + ar2+… + ar (n-2) + ar(n−1)
a continuación, multiplique S por r:S·r = ar + ar2 + ar3+… + ar(n−1) + arn

¿nota que S y S·r son similares?

ahora restarlos!

Wow! Todos los Términos en el medio se cancelan cuidadosamente.,
(Que es un truco)

restando S·r de S obtenemos un simple resultado:

S − S·r = a − arn

Vamos a reordenar a encontrar S:

Factor S y r:S(1−r) = a(1−rn)
Dividir por (1−r):S = a(1−rn)(1−r)

Que es nuestra fórmula (ta-da!):

serie geométrica infinita

entonces, ¿qué sucede cuando n va al infinito?,

podemos usar esta fórmula:

Pero cuidado:

r debe estar entre (pero sin incluir) -1 y 1

y r no debe ser 0 porque la secuencia {a,0,0,…} no es geométrico

así que nuestra serie geométrica infnite tiene una suma finita cuando la relación es menor que 1 (y mayor que -1)

vamos a traer de vuelta nuestro ejemplo anterior, y ver lo que sucede:

Basta con mirar este cuadrado:

sumando 12 + 14 + 18 + …

¡terminamos con todo!,

Recurrentes Decimal

En otra página nos preguntó «¿0.999… igual a 1?», Bueno, veamos si podemos calcularlo:

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