Sucesiones aritméticas
Aaliyah está ahorrando para comprar unos tenis. En la semana 1 tiene $\$50$ en su cuenta y cada semana agrega $\$5$ más: 50, 55, 60, 65, … Cada cantidad sale de la anterior sumando el mismo número. Ese patrón se llama sucesión aritmética. Es la sucesión más sencilla que verás y una de las más útiles. ¿Podría Aaliyah hallar sus ahorros de la semana 40 sin escribir 40 números?
¿Qué es una sucesión aritmética?
Una sucesión es una lista de números en un orden determinado. Cada número es un término. Escribimos $a_1$ para el primer término, $a_2$ para el segundo y $a_n$ para el término en la posición $n$.
Algunos problemas dicen progresión aritmética y término general. Son otros nombres para una sucesión aritmética y su fórmula explícita, que verás en la siguiente sección.
-
$d > 0$: los términos aumentan ($3, 7, 11, 15, \dots$ tiene $d = 4$).
-
$d < 0$: los términos disminuyen ($20, 17, 14, 11, \dots$ tiene $d = -3$).
-
$d = 0$: los términos no cambian ($5, 5, 5, \dots$).
Cambia el primer término y la diferencia común. Observa que las barras siempre crecen la misma cantidad, así que las puntas forman una escalera recta.
Observa las siguientes secuencias de números. Tu tarea consiste en identificar cuáles de ellas son progresiones aritméticas. Para aquellas que lo sean, indica cuál es la…
Observa las siguientes secuencias de números. Tu tarea consiste en identificar cuáles de ellas son progresiones aritméticas.
Para aquellas que lo sean, indica cuál es la diferencia ($d$) constante entre sus términos y calcula el número que iría en la siguiente posición.
- a) $5, 9, 13, 17, \dots$
- b) $2, 4, 8, 16, \dots$
- c) $20, 15, 10, 5, \dots$
- d) $1, 1, 2, 3, 5, \dots$
En un supermercado están montando una exhibición de latas de tomate en forma de pirámide triangular plana contra una pared. En la fila superior (la cima) colocan 1 lata.…
En un supermercado están montando una exhibición de latas de tomate en forma de pirámide triangular plana contra una pared.
En la fila superior (la cima) colocan 1 lata. En la fila justo debajo colocan 2 latas, en la tercera fila 3 latas, y así sucesivamente, aumentando una lata por cada nivel que bajan.
Si la pirámide tiene un total de 8 filas de altura:
- a) Escribe la sucesión que representa el número de latas en cada fila.
- b) ¿Cuántas latas habrá en la última fila (la de la base)?
La fórmula explícita
Sumar $d$ una y otra vez funciona, pero es lento si quieres el término 40. Para ir de $a_1$ a $a_n$ sumas $d$ exactamente $(n - 1)$ veces.
Una fórmula explícita te permite saltar directo a cualquier término. Para Aaliyah, $a_1 = 50$ y $d = 5$, así que $a_n = 50 + (n - 1)\cdot 5$.
¿Qué posición ocupa un número dado?
Para hallar la posición de un valor, iguala $a_n$ a ese valor y despeja $n$. Una posición debe ser un número entero positivo. Si obtienes una fracción, el número no está en la sucesión.
Dada la siguiente progresión aritmética: $$ 7, 10, 13, 16, \dots $$ 1. Identifica el primer término ($a_1$) y la diferencia ($d$). 2. Utilizando la fórmula del término…
Dada la siguiente progresión aritmética:
$$ 7, 10, 13, 16, \dots $$-
Identifica el primer término ($a_1$) y la diferencia ($d$).
-
Utilizando la fórmula del término general $a_n = a_1 + (n-1) \cdot d$, calcula el valor del término que ocupa la posición 20 ($a_{20}$).
Halla el término general ($a_n$) de las siguientes progresiones aritméticas dadas por sus primeros términos. Exprésalo de la forma más simplificada posible (por ejemplo:…
Halla el término general ($a_n$) de las siguientes progresiones aritméticas dadas por sus primeros términos. Exprésalo de la forma más simplificada posible (por ejemplo: $a_n = 3n + 2$).
- a) $2, 4, 6, 8, \dots$
- b) $5, 8, 11, 14, \dots$
- c) $10, 8, 6, 4, \dots$
Dada la sucesión aritmética formada por los números: $7, 11, 15, 19, \dots$ a) Escribe la fórmula del término general $a_n$. b) Calcula el valor del término que ocupa la…
Dada la sucesión aritmética formada por los números: $7, 11, 15, 19, \dots$
- a) Escribe la fórmula del término general $a_n$.
- b) Calcula el valor del término que ocupa la posición 30 ($a_{30}$).
- c) Determina qué posición ocupa el número $127$ en esta sucesión.
Conexión con las funciones lineales
Simplifica $a_n = a_1 + (n-1)d$ y obtendrás $a_n = dn + (a_1 - d)$. Tiene la forma $y = mx + b$. Una sucesión aritmética es una función lineal cuya entrada es la posición $n = 1, 2, 3, \dots$. La pendiente es $d$.
Aquí están los ahorros de Aaliyah de la semana 1 a la 5. Los puntos están sobre una recta y cada paso a la derecha sube la altura $5$.
Como $n$ debe ser un número entero, la gráfica es un conjunto de puntos separados, no una recta continua.
Carla ha decidido ahorrar para comprarse una bicicleta nueva. En su alcancía ya tiene $\$50…
Carla ha decidido ahorrar para comprarse una bicicleta nueva. En su alcancía ya tiene $\$50$ que le regalaron por su cumpleaños. Ha decidido que, a partir de la próxima semana, guardará $\$5$ de su mesada cada semana sin fallar.
- a) Escribe los ahorros totales que tendrá Carla al final de la semana 1, semana 2, semana 3 y semana 4.
- b) ¿De qué tipo de progresión se trata y cuál es la diferencia?
- c) Calcula cuánto dinero tendrá acumulado en la semana 12.
En un restaurante se juntan mesas cuadradas para formar una mesa larga de celebración. Si se usa 1 mesa aislada, caben 4 personas (una por lado). Si se juntan 2 mesas,…
En un restaurante se juntan mesas cuadradas para formar una mesa larga de celebración.
-
Si se usa 1 mesa aislada, caben 4 personas (una por lado).
-
Si se juntan 2 mesas, caben 6 personas.
-
Si se juntan 3 mesas, caben 8 personas.
Observa el dibujo y responde:
- a) ¿Cuántas personas caben si juntamos 4 mesas?
- b) ¿Cuál es la diferencia constante de personas que caben por cada mesa extra que añadimos?
- c) Calcula cuántas personas cabrían si juntamos una hilera de 10 mesas.
Una planta de bambú crece muy rápido y de manera constante bajo condiciones controladas de laboratorio. El día 1, la planta mide 15 pulgadas de altura. El día 2, la…
Una planta de bambú crece muy rápido y de manera constante bajo condiciones controladas de laboratorio.
El día 1, la planta mide 15 pulgadas de altura.
El día 2, la planta mide 18 pulgadas de altura.
Sabiendo que su crecimiento sigue una progresión aritmética:
- a) ¿Cuántas pulgadas crece la planta cada día ($d$)?
- b) ¿Cuánto medirá la planta en el día 7?
Cómo hallar términos faltantes
Muchas veces no te dan $a_1$ ni $d$. En cambio, conoces dos términos en algún lugar de la sucesión. La idea es que el número de saltos entre ellos es la diferencia de sus posiciones.
En una progresión aritmética sabemos que el tercer término ($a_3$) vale $12$ y el octavo término ($a_8$) vale $27$. Calcula la diferencia $d$ de la progresión y escribe…
En una progresión aritmética sabemos que el tercer término ($a_3$) vale $12$ y el octavo término ($a_8$) vale $27$.
Calcula la diferencia $d$ de la progresión y escribe el valor del primer término $a_1$.
Una ciclista está entrenando para una competencia y sigue un plan de entrenamiento progresivo durante 14 días. El plan establece que cada día debe recorrer una distancia…
Una ciclista está entrenando para una competencia y sigue un plan de entrenamiento progresivo durante 14 días.
El plan establece que cada día debe recorrer una distancia determinada, aumentando esta distancia en una cantidad fija de millas respecto al día anterior.
Sabemos que:
-
El tercer día ($a_3$) recorrió 24 millas.
-
El último día ($a_{14}$) recorrió 79 millas.
Responde razonadamente:
-
¿Cuántas millas recorrió el primer día?
-
¿Cuál es el incremento diario de distancia ($d$)?
-
Calcula la distancia total acumulada que habrá recorrido al finalizar los 14 días de entrenamiento.
Se quiere instalar una cerca de seguridad en una carretera recta. Los postes de la cerca se deben colocar a distancias regulares formando una progresión aritmética.…
Se quiere instalar una cerca de seguridad en una carretera recta. Los postes de la cerca se deben colocar a distancias regulares formando una progresión aritmética.
Sabemos que:
-
El poste número 11 se encuentra en la milla 5,4.
-
La distancia entre el poste número 5 y el poste número 20 es de 450 pies ($0,45\text{ km}$).
Calcula:
-
La distancia de separación entre cada poste (diferencia de la progresión).
-
En qué milla se colocará el primer poste.
Medios aritméticos y tres términos consecutivos
Los términos que están entre dos términos dados se llaman medios aritméticos. Supón que una carretera va del marcador de la milla 4 al de la milla 25 y debes colocar 6 señales igualmente espaciadas entre los extremos. Los 8 números (dos extremos + 6 señales) forman una sucesión aritmética con $a_1 = 4$ y $a_8 = 25$. Hay $7$ espacios iguales.
Tres términos consecutivos
Si tres números son términos consecutivos de una sucesión aritmética, llama $x$ al del medio. Los otros dos son $x - d$ y $x + d$. Las $d$ se cancelan al sumarlos, lo que facilita las sumas. (Los números $3, 4, 5$ son un ejemplo, con $x = 4$ y $d = 1$.)
Queremos colocar $5$ postes de señalización en una carretera recta que une dos ciudades situadas en la milla $10$ y la milla $28$ respectivamente. Los postes deben…
Queremos colocar $5$ postes de señalización en una carretera recta que une dos ciudades situadas en la milla $10$ y la milla $28$ respectivamente. Los postes deben colocarse entre las dos ciudades de manera que la distancia entre poste y poste sea siempre la misma, y también sea igual a la distancia de la primera ciudad al primer poste y del último poste a la segunda ciudad.
Calcula en qué milla exacta debe colocarse cada uno de los $5$ postes.
Tres números forman una progresión aritmética. Sabemos que su suma es igual a 33 y que su producto es igual a 1287. Plantea un sistema de ecuaciones utilizando las…
Tres números forman una progresión aritmética. Sabemos que su suma es igual a 33 y que su producto es igual a 1287.
Plantea un sistema de ecuaciones utilizando las propiedades de las progresiones aritméticas (puedes llamar a los términos $x-d$, $x$ y $x+d$ para simplificar) y halla el valor de dichos tres números.
Un parque de aventuras quiere instalar una nueva tirolesa. El diseño de la estructura forma un triángulo rectángulo como se muestra en la figura. El ingeniero ha…
Un parque de aventuras quiere instalar una nueva tirolesa. El diseño de la estructura forma un triángulo rectángulo como se muestra en la figura. El ingeniero ha determinado que las longitudes de los tres lados del triángulo (la base en el suelo, el poste vertical y el cable de la tirolesa) deben formar una progresión aritmética.
Si sabemos que la diferencia de dicha progresión es de $6\text{ m}$ (es decir, cada lado mide 6 pies más que el anterior), calcula:
-
La longitud de cada uno de los tres lados.
-
La longitud total de cable y material necesaria para formar el perímetro del triángulo.
(Pista: Recuerda el Teorema de Pitágoras $a^2 + b^2 = c^2$ y plantea los lados en función de la diferencia).
Suma de términos: la fórmula de la suma
Cuenta una historia que cuando Carl Gauss tenía 9 años, su maestro le pidió a la clase sumar los números del 1 al 100. Gauss terminó en un minuto. Juntó el primero con el último, el segundo con el penúltimo, y así sucesivamente. Cada pareja suma el mismo número.
Al sumar los términos de una sucesión se obtiene una serie. Escribimos $S_n$ para la suma de los primeros $n$ términos.
Calcula la suma de los 15 primeros términos de una progresión aritmética sabiendo que: El primer término es $a_1 = 3$. El último término a sumar es $a_{15} = 45$.…
Calcula la suma de los 15 primeros términos de una progresión aritmética sabiendo que:
-
El primer término es $a_1 = 3$.
-
El último término a sumar es $a_{15} = 45$.
Recuerda utilizar la fórmula de la suma de una progresión aritmética:
$$ S_n = \frac{(a_1 + a_n) \cdot n}{2} $$Calcula la suma de todos los múltiplos de $3$ que hay entre el $100$ y el $200$. Pista: Primero encuentra cuál es el primer múltiplo de 3 mayor que 100 y cuál es el…
Calcula la suma de todos los múltiplos de $3$ que hay entre el $100$ y el $200$.
Pista: Primero encuentra cuál es el primer múltiplo de 3 mayor que 100 y cuál es el último múltiplo de 3 menor que 200.
En un almacén están apilando tubos de PVC formando una estructura triangular. En la fila inferior (la base) han colocado $18$ tubos. En la fila inmediatamente superior…
En un almacén están apilando tubos de PVC formando una estructura triangular. En la fila inferior (la base) han colocado $18$ tubos. En la fila inmediatamente superior han puesto $17$ tubos, en la siguiente $16$, y así sucesivamente hasta coronar la pila con un único tubo en la cima.
- a) ¿Cuántas filas de tubos se han apilado en total?
- b) ¿Cuántos tubos hay en total en la estructura?
Problemas verbales: ¿un término o una suma?
Ahorros que crecen una cantidad fija, filas de asientos, pilas de latas, planes de entrenamiento que suman millas cada día… Hazte dos preguntas.
-
¿Se suma la misma cantidad cada vez? Si es así, la situación es aritmética. Halla $a_1$ y $d$.
-
¿Piden un término (cuántos hay en la fila 12) o un total (cuántos hay en todo)? Un término usa $a_n$. Un total usa $S_n$.
Diego está ahorrando para comprarse una bicicleta nueva. La primera semana guarda $\$25…
Diego está ahorrando para comprarse una bicicleta nueva. La primera semana guarda $\$25$ en su alcancía. Se ha propuesto aumentar la cantidad que guarda cada semana en $\$2,50$ respecto a la semana anterior. Es decir, la segunda semana guarda $\$27,50$, la tercera $\$30$, y así sucesivamente.
Si mantiene este ritmo:
- a) ¿Cuánto dinero tendrá que guardar en la alcancía la semana número 12?
- b) ¿Cuánto dinero habrá acumulado en total al finalizar la semana 12?
Un auditorio tiene sus butacas dispuestas en forma de trapecio. La primera fila (la más cercana al escenario) tiene $15$ asientos. Cada fila siguiente tiene $2$ asientos…
Un auditorio tiene sus butacas dispuestas en forma de trapecio. La primera fila (la más cercana al escenario) tiene $15$ asientos. Cada fila siguiente tiene $2$ asientos más que la anterior.
Si el auditorio tiene un total de $20$ filas:
- a) ¿Cuántos asientos tiene la última fila?
- b) ¿Cuál es la capacidad total (número total de butacas) del auditorio?
Una empresa tecnológica ofrece dos tipos de contrato salarial a un ingeniero para un proyecto de 5 años (60 meses): Opción A: Un salario inicial de $1500\text{ \$}…
Una empresa tecnológica ofrece dos tipos de contrato salarial a un ingeniero para un proyecto de 5 años (60 meses):
-
Opción A: Un salario inicial de $1500\text{ \$}$ mensuales, con un aumento de $20\text{ \$}$ cada mes respecto al mes anterior (progresión aritmética mensual).
-
Opción B: Un salario fijo de $24.000\text{ \$}$ el primer año, con un aumento anual de $3.000\text{ \$}$ cada año siguiente (progresión aritmética anual).
Calcula el total de dinero ganado en los 5 años completos con cada opción y determina cuál es la más beneficiosa económicamente para el ingeniero. (Nota: En la opción A debes sumar 60 términos; en la opción B debes sumar 5 términos anuales).
Sumas con una incógnita: ángulos y ecuaciones
A veces te dan la suma $S_n$ y debes hallar $d$, o incluso $n$. Usa la segunda forma de la fórmula de la suma y resuelve la ecuación que obtengas. Recuerda que los ángulos interiores de un polígono con $s$ lados suman $(s - 2)\cdot 180^\circ$.
Cuando $n$ es la incógnita, la fórmula da una ecuación cuadrática.
Si la ecuación cuadrática no se puede factorizar, usa la fórmula cuadrática. Descarta cualquier solución negativa. Si $n$ no es un número entero positivo, revisa cómo planteaste el problema, porque los datos pueden no describir un arreglo real.
Las medidas de los cuatro ángulos de un cuadrilátero forman una progresión aritmética. Sabiendo que el ángulo más pequeño mide $60^{\circ}$, calcula la medida de los…
Las medidas de los cuatro ángulos de un cuadrilátero forman una progresión aritmética. Sabiendo que el ángulo más pequeño mide $60^{\circ}$, calcula la medida de los otros tres ángulos.
Recuerda: La suma de los ángulos interiores de un cuadrilátero es siempre $360^{\circ}$.
Los ángulos interiores de un pentágono convexo (polígono de 5 lados) están en progresión aritmética. Sabemos que la suma de los ángulos interiores de un polígono se…
Los ángulos interiores de un pentágono convexo (polígono de 5 lados) están en progresión aritmética.
Sabemos que la suma de los ángulos interiores de un polígono se calcula con la fórmula $(n-2) \cdot 180^{\circ}$, donde $n$ es el número de lados. Si el ángulo menor del pentágono mide $72^{\circ}$:
-
Calcula la diferencia $d$ de la progresión.
-
Determina cuánto mide el ángulo mayor.
-
Escribe la medida de los cinco ángulos.
El patio de butacas de un auditorio de música tiene forma de trapecio isósceles. Debido a esta forma, cada fila tiene más asientos que la anterior. La primera fila (la…
El patio de butacas de un auditorio de música tiene forma de trapecio isósceles. Debido a esta forma, cada fila tiene más asientos que la anterior.
-
La primera fila (la más cercana al escenario) tiene 20 butacas.
-
El auditorio tiene un total de 750 butacas.
-
Cada fila tiene 2 butacas más que la fila inmediatamente anterior.
Utilizando las fórmulas de la suma de una progresión aritmética ($S_n$), plantea una ecuación de segundo grado para averiguar cuántas filas ($n$) tiene en total el auditorio.
De vuelta al inicio: Aaliyah tiene $a_1 = 50$ y agrega $d = 5$ cada semana, así que $a_n = 50 + (n-1)\cdot 5 = 5n + 45$. En la semana 40 tiene $a_{40} = 5(40) + 45 = 245$, es decir, $\$245$, sin listar ningún otro término. Si sumaras todas las cantidades semanales de las 40 semanas, el total sería $S_{40} = \frac{40(50 + 245)}{2} = 5{,}900$.