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Numeri reali · Successioni

Progressioni aritmetiche

Marco si allena per una corsa podistica: il primo giorno corre 2 km e ogni giorno aumenta la distanza di 300 m. Un'azienda incassa rate che crescono ogni mese della stessa cifra. Quando si aggiunge sempre la stessa quantità, si ha una progressione aritmetica. Ora la useremo per impostare equazioni e sistemi e per risolvere problemi più impegnativi. Alla fine risponderemo anche a una domanda: quanti chilometri avrà corso Marco in tutto?

Termine generale e differenza

Il perché della formula: per arrivare da $a_1$ ad $a_n$ si fanno $n-1$ «salti», ciascuno di ampiezza $d$.

Per dimostrare che una successione è una progressione aritmetica si verifica che $a_{n+1}-a_n$ sia costante, cioè non dipenda da $n$. Per esempio, per $b_n = 5-3n$: $b_{n+1}-b_n = 5-3(n+1)-5+3n = -3$. È una progressione con $d=-3$.

Per verificare se un numero appartiene alla progressione, poni $a_n$ uguale a quel numero e controlla che $n$ risulti naturale non nullo.

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Scrivi il termine generale e calcola il ventesimo termine della seguente progressione aritmetica: $7, 11, 15, 19, \dots$

Scrivi il termine generale e calcola il ventesimo termine della seguente progressione aritmetica: $7, 11, 15, 19, \dots$

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Data la successione definita dal termine generale $b_n = 5 - 3n$, dimostra che si tratta di una progressione aritmetica e determina il valore della sua differenza.

Data la successione definita dal termine generale $b_n = 5 - 3n$, dimostra che si tratta di una progressione aritmetica e determina il valore della sua differenza.

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Verifica se il numero $102$ appartiene alla progressione aritmetica il cui termine generale è $c_n = 4n - 6$. In caso affermativo, indica quale posizione occupa nella…

Verifica se il numero $102$ appartiene alla progressione aritmetica il cui termine generale è $c_n = 4n - 6$. In caso affermativo, indica quale posizione occupa nella successione.

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I primi tre termini di una progressione aritmetica sono $x$, $x+4$ e $2x-1$. Calcola il valore numerico di $x$ e scrivi quali sono quei tre primi termini.

I primi tre termini di una progressione aritmetica sono $x$, $x+4$ e $2x-1$. Calcola il valore numerico di $x$ e scrivi quali sono quei tre primi termini.

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Impostare equazioni e sistemi

Se conosci due termini non consecutivi, puoi impostare un sistema con incognite $a_1$ e $d$, oppure ricavare $d$ direttamente contando i «salti» tra i due termini.

Schema: tra il quarto termine (15) e il decimo termine (39) ci sono 6 salti di ampiezza d; da 39 meno 15 uguale a 6d si ottiene d uguale a 4. a₄=15 a₁₀=39 6 salti di d 39 − 15 = 6d → d = 4

Tre termini centrati

Quando i dati riguardano la somma o la somma dei quadrati di pochi termini, conviene scrivere i termini in modo simmetrico: tre termini in progressione aritmetica si scrivono $a-d$, $a$, $a+d$ (con $a$ termine centrale e $d$ ragione). Per quattro termini: $a-\frac{3d}{2}$, $a-\frac{d}{2}$, $a+\frac{d}{2}$, $a+\frac{3d}{2}$. Perché? Così nella somma i termini con $d$ si annullano e resta un'equazione molto semplice.

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Marco deve risolvere il seguente esercizio: «Interpola $3$ medi aritmetici tra i numeri $8$ e $28$». Nel suo compito scrive quanto segue: «Poiché bisogna inserire $3$…

Marco deve risolvere il seguente esercizio: «Interpola $3$ medi aritmetici tra i numeri $8$ e $28$». Nel suo compito scrive quanto segue:

«Poiché bisogna inserire $3$ numeri, la differenza tra termini consecutivi si calcola dividendo la distanza totale per $3$:

$$d = \dfrac{28 - 8}{3} = \dfrac{20}{3} \approx 6,67$$

Quindi i termini richiesti sono: $8 + 6,67 = 14,67$; $14,67 + 6,67 = 21,34$; e $21,34 + 6,67 = 28,01$».

  1. a) Individua l'errore concettuale commesso da Marco e spiega, usando l'idea di «intervalli» o «salti» tra i termini, perché il suo denominatore è sbagliato.
  2. b) Correggi lo svolgimento calcolando il valore esatto della differenza $d$ e scrivi i $3$ medi aritmetici corretti.
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Trova tre numeri in progressione aritmetica sapendo che la loro somma è $24$ e che la somma dei loro quadrati è $242$.

Trova tre numeri in progressione aritmetica sapendo che la loro somma è $24$ e che la somma dei loro quadrati è $242$.

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In una progressione aritmetica si sa che il quarto termine è $15$ e il decimo termine è $39$. Imposta un sistema di equazioni per calcolare la differenza $d$ e il primo…

In una progressione aritmetica si sa che il quarto termine è $15$ e il decimo termine è $39$. Imposta un sistema di equazioni per calcolare la differenza $d$ e il primo termine $a_1$. Poi determina la somma dei primi $20$ termini di tale progressione.

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Interpola cinque medi aritmetici tra i numeri $-8$ e $22$. Scrivi la progressione aritmetica completa che ne risulta indicando la sua differenza.

Interpola cinque medi aritmetici tra i numeri $-8$ e $22$. Scrivi la progressione aritmetica completa che ne risulta indicando la sua differenza.

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In una progressione aritmetica si sa che il termine in quinta posizione vale $a_5 = 19$ e il termine in diciottesima posizione vale $a_{18} = 71$. Per determinare la…

In una progressione aritmetica si sa che il termine in quinta posizione vale $a_5 = 19$ e il termine in diciottesima posizione vale $a_{18} = 71$. Per determinare la differenza $d$ e il primo termine $a_1$, due studenti propongono strade diverse:

  • Paola imposta un sistema di due equazioni lineari in due incognite a partire dalla formula classica:
$$\begin{cases} a_1 + 4d = 19 \\ a_1 + 17d = 71 \end{cases}$$
  • Sergio propone di collegare direttamente i due termini contando il numero di salti tra di essi:
$$a_{18} = a_5 + (18 - 5)\cdot d$$
  1. a) Risolvi il problema seguendo entrambi i metodi e verifica che si ottengono gli stessi valori per $d$ e $a_1$.
  2. b) Giustifica quale metodo risulta più efficiente in questo caso (minor numero di passaggi operativi e minor rischio di errore algebrico).
  3. c) Utilizzando il metodo che ritieni più vantaggioso, stabilisci formalmente se il numero $250$ può essere un termine di questa successione o se è impossibile che le appartenga.
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La somma dei primi n termini

Si racconta che il piccolo Gauss, a scuola, dovesse sommare i numeri da $1$ a $100$. Accoppiò il primo con l'ultimo ($1+100$), il secondo con il penultimo ($2+99$), e così via: ogni coppia dà $101$, e le coppie sono $50$. La stessa idea vale per ogni progressione aritmetica: la somma di termini equidistanti dagli estremi è sempre uguale ad $a_1+a_n$.

Dall'equazione n² + 2n − 360 = 0 si ottengono due soluzioni: n = 18 accettabile e n = −20 da scartare perché negativa. n² + 2n − 360 = 0 n = 18 ✓ n = −20 ✗ una posizione non può essere negativa: si scarta n = −20

Per sommare solo i termini dalla posizione $p$ alla posizione $q$ (inclusi), calcola $S_q - S_{p-1}$: si sottrae la somma dei termini che precedono il primo richiesto.

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Calcola la somma dei primi $30$ termini di una progressione aritmetica sapendo che il primo termine è $a_1 = 4$ e il trentesimo termine è $a_{30} = 91$.

Calcola la somma dei primi $30$ termini di una progressione aritmetica sapendo che il primo termine è $a_1 = 4$ e il trentesimo termine è $a_{30} = 91$.

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Calcola la somma dei primi $50$ multipli positivi di $6$ (cioè la somma della successione $6, 12, 18, \dots$).

Calcola la somma dei primi $50$ multipli positivi di $6$ (cioè la somma della successione $6, 12, 18, \dots$).

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Un'impresa edile stabilisce un piano di bonus mensili per motivare i suoi dipendenti. Il primo mese un dipendente riceve $50$ €, il secondo mese $65$ €, il terzo mese…

Un'impresa edile stabilisce un piano di bonus mensili per motivare i suoi dipendenti. Il primo mese un dipendente riceve $50$ €, il secondo mese $65$ €, il terzo mese $80$ €, e così via. Quanto denaro in totale avrà ricevuto il dipendente a titolo di bonus al termine di $2$ anni completi di lavoro?

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In una progressione aritmetica, il primo termine è $a_1 = 3$ e la differenza è $d = 2$. Se la somma dei primi $n$ termini è $S_n = 360$, imposta la corrispondente…

In una progressione aritmetica, il primo termine è $a_1 = 3$ e la differenza è $d = 2$. Se la somma dei primi $n$ termini è $S_n = 360$, imposta la corrispondente equazione di secondo grado e determina il numero di termini $n$ che sono stati sommati.

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In una progressione aritmetica di differenza $d = 3$, il primo termine è $a_1 = -10$. Calcola la somma dei termini compresi tra la posizione $20$ e la posizione $40$,…

In una progressione aritmetica di differenza $d = 3$, il primo termine è $a_1 = -10$. Calcola la somma dei termini compresi tra la posizione $20$ e la posizione $40$, entrambe incluse.

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Problemi con le progressioni aritmetiche

Poltrone a ventaglio, bonus mensili, cataste di tubi, angoli di un poligono… Chiediti sempre: si aggiunge ogni volta la stessa quantità? Mi chiedono un termine o una somma? Quanti sono davvero i termini?

Vuoi un esempio con una somma incognita? Se la somma dei primi $n$ termini è data da un polinomio, ricava $a_1=S_1$ e $a_n = S_n - S_{n-1}$ per $n\ge2$: poi verifica che $a_n-a_{n-1}$ sia costante.

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Alessandro prepara una corsa podistica di $10\text{ km}$ nel suo comune. La sua allenatrice gli ha prescritto un piano di $20$ giorni consecutivi di corsa: il primo…

Alessandro prepara una corsa podistica di $10\text{ km}$ nel suo comune. La sua allenatrice gli ha prescritto un piano di $20$ giorni consecutivi di corsa: il primo giorno percorrerà $2\text{ km}$ e, ogni giorno successivo, aumenterà la distanza esattamente di $300\text{ m}$ ($0,3\text{ km}$) rispetto al giorno precedente.

  1. a) Prima di applicare qualsiasi formula, fai una stima ragionata del volume totale: se corresse tutti i giorni al ritmo del primo giorno accumulerebbe $40\text{ km}$, e se corresse tutti i giorni la distanza dell'ultimo giorno accumulerebbe molto di più. Stima mentalmente tra quali due valori tondi (multipli di $10$) si troverà la somma totale e rispondi se ritieni verosimile che superi i $100\text{ km}$.
  2. b) Modella la distanza giornaliera mediante una progressione aritmetica, determina la distanza che correrà il giorno $20$ e calcola con la formula della somma il totale esatto dei chilometri percorsi durante i $20$ giorni.
  3. c) Verifica se la tua stima iniziale era corretta e rifletti se l'incremento giornaliero proposto sia adeguato per evitare infortuni.
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Una ciclista inizia il suo piano di allenamento percorrendo $12$ km il primo giorno. Per migliorare la resistenza, ogni giorno aumenta la distanza del percorso di $1,5$…

Una ciclista inizia il suo piano di allenamento percorrendo $12$ km il primo giorno. Per migliorare la resistenza, ogni giorno aumenta la distanza del percorso di $1,5$ km rispetto al giorno precedente. In quale giorno dell'allenamento percorrerà esattamente $42$ km? Quanti chilometri totali avrà percorso sommando tutti i giorni fino a quel giorno incluso?

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Un teatro ha le poltrone disposte a ventaglio. La prima fila ha $20$ poltrone, la seconda $24$, la terza $28$, e così via in progressione aritmetica. Se il teatro ha in…

Un teatro ha le poltrone disposte a ventaglio. La prima fila ha $20$ poltrone, la seconda $24$, la terza $28$, e così via in progressione aritmetica. Se il teatro ha in totale $15$ file, quante poltrone ci sono nell'ultima fila? Qual è la capienza totale (numero totale di poltrone) del teatro?

SCENARIO a₁=20 a₂=24 a₃=28 a₁₅ = ? S₁₅ = ?
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Per rimboschire un bosco dopo un incendio, una squadra forestale pianta alberi in modo progressivo. La prima settimana riescono a piantare $120$ alberi, ma a causa della…

Per rimboschire un bosco dopo un incendio, una squadra forestale pianta alberi in modo progressivo. La prima settimana riescono a piantare $120$ alberi, ma a causa della stanchezza accumulata e della minore disponibilità di terreno accessibile, ogni settimana piantano $5$ alberi in meno rispetto alla settimana precedente. Quante settimane trascorreranno prima che la squadra abbia piantato un totale esatto di $1470$ alberi? (Nota: analizza matematicamente le possibili soluzioni e giustifica quale abbia senso nel contesto del problema).

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Gli angoli interni di un esagono convesso sono in progressione aritmetica. Se si sa che l'angolo maggiore misura $140^\circ$, calcola la misura degli altri cinque angoli…

Gli angoli interni di un esagono convesso sono in progressione aritmetica. Se si sa che l'angolo maggiore misura $140^\circ$, calcola la misura degli altri cinque angoli interni dell'esagono. (Ricorda che la somma degli angoli interni di un poligono di $n$ lati è $180^\circ \cdot (n-2)$).

α₁ α₂ α₃ α₄ α₅ α₆ = 140°
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In un magazzino industriale si accatastano tubi di acciaio cilindrici in modo che ogni fila abbia esattamente un tubo in meno della fila immediatamente inferiore su cui…

In un magazzino industriale si accatastano tubi di acciaio cilindrici in modo che ogni fila abbia esattamente un tubo in meno della fila immediatamente inferiore su cui si appoggia. Se la fila più alta (la sommità) ha $1$ un solo tubo e in totale ci sono $210$ tubi accatastati, quante file di tubi compongono la catasta? Quanti tubi ci sono nella fila di base appoggiata al suolo?

a₁ = 1 aₙ = n tubi Sₙ = 210
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Torna all'inizio: il piano di Marco copre in tutto $97$ km in $20$ giorni.

In sintesi

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