Geomeetriline jada ja selle üld­liige

Kursus „Jadad. Funktsiooni tuletis”

2; 4; 8; 16; 32; ;

1; 2; 4; 8; 16; ;

2; 1; \frac{1}{2}\frac{1}{4}\frac{1}{8}; …

–3; –32; –33; –34; –35; ; …

  1. Leidke seadus­pärasus ja jätkake antud jadasid kahe liikme võrra.
  2. Mida ühist märkate nendes jadades?
  3. Leidke jada üld­liige.

2; 4; 8; 16; 32; …

an

1; 2; 4; 8; 16; …

an

2; 1; \frac{1}{2}\frac{1}{4}\frac{1}{8}; …

an

–3; –32; –33; –34; –35; …

an

Jada, milles teisest liikmest alates on iga liikme ja sellele eelneva liikme jagatis konstantne, nimetatakse geomeetriliseks jadaks.

Kui jada (an) on geomeetriline jada, siis on jagatis \frac{a_n}{a_{n-1}} ühe­sugune iga n>1 korral. Seda jagatist nimetatakse geomeetrilise jada teguriks ja tähistatakse tähega q. Seega \frac{a_n}{a_{n-1}}=q ehk a_n=a_{n-1}q.

Kui näiteks geomeetrilises jadas a_1=6 ja q=2, saame jada 6; 12; 24; 48; … . Kui  a_1=3 ja q=1, saame konstantse jada 3; 3; 3; … .

Kui on teada geomeetrilise jada (an) esimene liige a1 ja jada tegur q, on võimalik leida selle jada mis tahes liiget:

a_2=a_1qa_3=a_2q=a_1qq=a_1q^2a_4=a_3q=a_1q^2q=a_1q^3

ehk üldiselt a_n=a_1q^{n-1}. See on geomeetrilise jada üld­liikme arvutamise valem.

Geomeetrilise jada (an) üld­liige avaldub kujul an = a1qn–1.

Näide 1.

Geomeetrilises jadas on antud a_5=16 ja a_1=81. Leiame jada teguri q.

Et a_n=a_1q^{n-1}, siis a_5=a_1q^4. Seega 16=81q^4, millest q^4=\frac{16}{81} ning q=\pm\sqrt[4]{\frac{16}{81}}=\pm\frac{2}{3}. Järelikult leidub kaks sellist geomeetrilist jada:

  1. 81; –54; 36; –24; 16; …; 81\cdot\left(-\frac{2}{3}\right)^{n-1}; …
  2. 81; 54; 36; 24; 16; …; 81\cdot\left(\frac{2}{3}\right)^{n-1}; …

Näide 2.

Üks koolera­pisik jaotub iga poole tunni järel kaheks pisikuks. Kui palju koolera­pisikuid on tekkinud ühest koolera­pisikust 5 tunni möödudes?

Kui algul on üks koolera­pisik, siis poole tunni pärast on kaks pisikut, sealt edasi poole tunni pärast 4 pisikut jne (joonis 3.7). Tekib geomeetriline jada, kus a_1=1q=2. Et a1 on pisikute arv vaatluse algul, siis tuleb meil leida a11:

a_{11}=a_1q^{10}=1\cdot2^{10}=1024.

Joon. 3.7

Vastus. Viie tunni pärast on 1024 pisikut.

Näide 3.

Sportlasel tuleb iga päev teha harjutusi teatud lihaste treenimiseks. Ta alustab 15-minutilise treeninguga ja igal järgneval päeval suurendab treeningu­aega 10% võrra. Kui kaua kestab tema lihas­treening 20. päeval?

Veendume kõige­pealt, et järjestikused treeningu­ajad moodustavad geomeetrilise jada. Teisel päeval lisandub treeningu­ajale 10% ehk \frac{10}{100}\cdot15=0,1\cdot15 minutit. Järelikult kulub teisel päeval aega 15+0,1\cdot15=\left(1+0,1\right)=1,1\cdot15 minutit. Kolmandal päeval kulub aega 1,1\cdot15+0,1\cdot\left(1,1\cdot15\right)=1,1^2\cdot15 minutit. Nii tekib jada 15; 1,1 · 15; 1,12 · 15 jne. See on geomeetriline jada, mille esimene liige a_1=15 ja tegur q=1,1.

Nüüd leiame valemist a_{20}=a_1q^{20-1}, et 20. päeval kestab treening 15\cdot1,1^{19}\approx92 minutit.

Ülesanded

          • 13927; …
          • 777749; ...
          • 1316-23-116; ...
          • -16-8-4-2; …
          • -24-16-80; …
          • -8-8-8-8; …
          • 12131415; ...
          • 13-16112-124; ...
          • 0,20,61,85,4; …
          • 1234; …

          Geomeetriline jada

          Jada tegur

          1; 3; 9; 27; …

          q

          \frac{1}{3};\ \frac{-1}{6};\ \frac{1}{12};\ \frac{-1}{24};\ \dots

          q

          \sqrt{7};\ 7;\ 7\sqrt{7};\ 49;\ \dots

          q

          0,2; 0,6; 1,8; 5,4; …

          q

          –16; –8; –4; –2; …

          q

          –8; –8; –8; –8; …

          q

          a1 = 1, q = 2

          Vastus. an, a6.

          a1 = 2, q = –3

          Vastus. an, a6.

          a1 = 0,125, q = –4

          Vastus. an, a6.

          a1 = –10, q = 0,5

          Vastus. an, a6.

          a_1=-\frac{5}{6}q=-\frac{3}{5}

          Vastus. an, a6.

          a1 = 51, q = 10–1

          Vastus. ana6.

          q = 5, a3 = 125

          Vastus. a1

          q = –0,2, a5 = 12

          Vastus. a1

          q = –1, a20 = 7

          Vastus. a1

          q = 2, a8 = 720

          Vastus. a1

          q=\sqrt{3}, a5 = 24

          Vastus. a1

          q=-\sqrt{5}a_6=75\sqrt{5}

          Vastus. a1

          a2 = 6, a4 = 24

          Vastus. a9 või a9

          a3 = –9, a5 = –81

          Vastus. a9

          a5 = 2, a_{10}=\frac{1}{16}

          Vastus. a9

          a_5=\frac{1}{40}a_8=\frac{1}{40000}

          Vastus. a9

          Vastus. Need arvud on  ja .

          Vastus. Need arvud on  ja .

          Vastus. 64 km kõrgusel on siis õhu­rõhk  mmHg.

          Vastus. Kolm­nurga K5 ümber­mõõt on  cm.

          Vastus. Sel ajal saab „uudisest” teada  inimest.

          Vastus. 10 aasta pärast on metsas  tm puitu.

          Vastus. Hoius kasvab  euroni.

          Vastus. India rahva­arv oleks olnud siis  miljardit. Tegelikult oli see  miljardit.

          1. a_1=1q=2
          1. a_1=8q=\frac{1}{2}
          1. a_1=\frac{1}{4}q=4
          1. Kirjutage välja iga antud jada 6 esimest liiget.
          2. Uurige, kuidas avaldub geomeetrilise jada iga liige (alates teisest) oma kahe naaber­liikme kaudu.
          3. Tõestage leitud seos.
          4. Millest võiks olla geomeetriline jada saanud oma nimetuse?

          Vastus. Selle geomeetrilise jada esimesed liikmed on ;

          Vihje
          Koostage kaks võrrandit, tooge teisest võrrandist q3 sulgude ette ja sulgudesse jääva avaldise väärtus asendage esimesest võrrandist.