Chuyên đề Cấp số nhân nâng cao Toán 11 có lời giải chi tiết (phần 4)

Chuyên đề Cấp số nhân và Cấp số cộng nâng cao Toán 11 có lời giải chi tiết
Tóm tắt kiến thức & Phương pháp:
Hệ thống bài tập nâng cao và ứng dụng thực tế của Cấp số nhân - Cấp số cộng trong chương trình Toán 11. Bao gồm các dạng toán tìm số hạng dựa vào mối liên hệ giữa CSC và CSN, bài toán chuyển động nảy của quả bóng (cấp số nhân lùi vô hạn) và dãy số quy nạp kết hợp tính tổng.

Bài tập rèn luyện Cấp số nhân & Cấp số cộng

Câu 95. Cho 3 số tạo thành một cấp số cộng có tổng bằng \(21\). Nếu thêm \(2, 3, 9\) lần lượt vào số thứ nhất, số thứ hai, số thứ ba thì tạo thành một cấp số nhân. Có bao nhiêu bộ 3 số thỏa các điều kiện trên?

Trả lời: 2

Gọi \(u_1; u_2; u_3\) theo thứ tự là ba số cần tìm tạo thành cấp số cộng.

Vì ba số \(u_1; u_2; u_3\) có tổng là \(21\) nên:

\[u_1 + u_2 + u_3 = 21 \quad (1)\]

Vì ba số \(u_1; u_2; u_3\) lập thành cấp số cộng nên:

\[u_1 + u_3 = 2u_2 \quad (2)\]

Nếu thêm \(2, 3, 9\) lần lượt vào số thứ nhất, số thứ hai, số thứ ba tạo thành một cấp số nhân, ta có:

\[(u_1 + 2)(u_3 + 9) = (u_2 + 3)^2 \quad (3)\]

Từ (1), (2) và (3) ta có hệ phương trình:

\[\begin{cases} u_1 + u_2 + u_3 = 21 \\ u_1 + u_3 = 2u_2 \\ (u_1 + 2)(u_3 + 9) = (u_2 + 3)^2 \end{cases} \Leftrightarrow \begin{cases} 3u_2 = 21 \\ u_1 + u_3 = 2u_2 \\ (u_1 + 2)(u_3 + 9) = (u_2 + 3)^2 \end{cases}\] \[\Leftrightarrow \begin{cases} u_2 = 7 \\ u_1 + u_3 = 14 \\ (u_1 + 2)(u_3 + 9) = (7 + 3)^2 \end{cases} \Leftrightarrow \begin{cases} u_2 = 7 \\ u_1 = 14 - u_3 \\ (14 - u_3 + 2)(u_3 + 9) = 100 \quad (*) \end{cases}\]

Giải phương trình \((*)\):

\[(16 - u_3)(u_3 + 9) = 100 \Leftrightarrow -u_3^2 + 7u_3 + 44 = 0 \Leftrightarrow \left[\begin{array}{l} u_3 = 11 \\ u_3 = -4 \end{array}\right.\]

- Với \(u_3 = 11\) thì \(u_1 = 14 - 11 = 3\).

- Với \(u_3 = -4\) thì \(u_1 = 14 - (-4) = 18\).

Vậy ba số cần tìm là \((3; 7; 11)\) hoặc \((18; 7; -4)\).

Câu 96. Bạn Lan thả quả bóng cao su từ độ cao \(12\text{ m}\) theo phương thẳng đứng. Mỗi khi chạm đất nó lại nảy lên theo phương thẳng đứng với độ cao bằng \(\frac{2}{3}\) độ cao trước đó. Tổng quãng đường bóng đi được đến khi bóng dừng hẳn là bao nhiêu mét?

Trả lời: 60

Các quãng đường khi bóng đi xuống tạo thành một cấp số nhân có \(u_1 = 12\) và \(q = \frac{2}{3}\).

Tổng các quãng đường khi bóng đi xuống là:

\[S = \frac{u_1}{1 - q} = \frac{12}{1 - \frac{2}{3}} = 36\text{ (m)}\]

Vậy tổng quãng đường bóng đi được (cả lên và xuống) đến khi bóng dừng hẳn là:

\[2S - 12 = 2 \cdot 36 - 12 = 60\text{ (m)}\]
Câu 97. Cho dãy số \((u_n)\) xác định bởi \(u_1 = \frac{1}{3}\) và \(u_{n+1} = \frac{n+1}{3n} \cdot u_n\). Tổng \(S = u_1 + \frac{u_2}{2} + \frac{u_3}{3} + \ldots + \frac{u_{10}}{10}\) có giá trị bằng bao nhiêu? Kết quả làm tròn đến hàng phần mười.

Trả lời: 0,5

Theo đề bài ta có:

\[u_{n+1} = \frac{n+1}{3n} \cdot u_n \Leftrightarrow \frac{u_{n+1}}{n+1} = \frac{1}{3} \cdot \frac{u_n}{n}\]

Mà \(u_1 = \frac{1}{3}\) nên:

\[\frac{u_2}{2} = \frac{1}{3} \cdot \frac{u_1}{1} = \left(\frac{1}{3}\right)^2; \quad \frac{u_3}{3} = \frac{1}{3} \cdot \frac{u_2}{2} = \left(\frac{1}{3}\right)^3; \quad \ldots; \quad \frac{u_{10}}{10} = \left(\frac{1}{3}\right)^{10}\]

Do đó dãy \(\left(\frac{u_n}{n}\right)\) là một cấp số nhân có số hạng đầu là \(u_1 = \frac{1}{3}\), công bội \(q = \frac{1}{3}\).

Khi đó:

\[S = u_1 + \frac{u_2}{2} + \frac{u_3}{3} + \ldots + \frac{u_{10}}{10} = \frac{u_1 \cdot (1 - q^{10})}{1 - q} = \frac{\frac{1}{3}\left[1 - \left(\frac{1}{3}\right)^{10}\right]}{1 - \frac{1}{3}} = \frac{29524}{59049} \approx 0,5\]
Câu 98. Cho 3 số dương có tổng là \(65\) lập thành một cấp số nhân tăng. Nếu bớt một đơn vị ở số hạng thứ nhất và \(19\) đơn vị ở số hạng thứ ba ta được một cấp số cộng. Tính tích 3 số đó?

Trả lời: 3375

Gọi \(u_1; u_2; u_3\) theo thứ tự là ba số cần tìm lập thành một cấp số nhân.

Vì tổng của ba số \(u_1; u_2; u_3\) cần tìm là \(65\) nên ta có phương trình:

\[u_1 + u_2 + u_3 = 65 \quad (1)\]

Vì nếu bớt một đơn vị ở số hạng thứ nhất và \(19\) đơn vị ở số hạng thứ ba ta được một cấp số cộng nên ta có:

\[(u_1 - 1) + (u_3 - 19) = 2u_2 \Leftrightarrow u_1 - 2u_2 + u_3 = 20 \quad (2)\]

Từ (1) và (2) ta có hệ phương trình:

\[\begin{cases} u_1 + u_2 + u_3 = 65 \\ u_1 - 2u_2 + u_3 = 20 \end{cases} \Leftrightarrow \begin{cases} u_1 + u_1 q + u_1 q^2 = 65 \\ u_1 - 2u_1 q + u_1 q^2 = 20 \end{cases}\]

Xem và tải file PDF đầy đủ


[Tải về file PDF]

Biểu mẫu liên hệ

Tên

Email *

Thông báo *