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In matematica, una sequenza è qualsiasi stringa di numeri disposti in ordine crescente o decrescente. Una sequenza diventa una sequenza geometrica quando si è in grado di ottenere ciascun numero moltiplicando il numero precedente per un fattore comune. Ad esempio, le serie 1, 2, 4, 8, 16. . . è una sequenza geometrica con il fattore comune 2. Se moltiplichi un numero della serie per 2, otterrai il numero successivo. Al contrario, la sequenza 2, 3, 5, 8, 14, 22. . . non è geometrico perché non esiste un fattore comune tra i numeri. Una sequenza geometrica può avere un fattore comune frazionario, nel qual caso ogni numero successivo è più piccolo di quello precedente. 1, 1/2, 1/4, 1/8. . . è un esempio. Il suo fattore comune è 1/2.
Il fatto che una sequenza geometrica abbia un fattore comune ti consente di fare due cose. Il primo è calcolare qualsiasi elemento casuale nella sequenza (che ai matematici piace chiamare l'elemento "nth"), e il secondo è trovare la somma della sequenza geometrica fino all'ennesimo elemento. Quando sommate la sequenza inserendo un segno più tra ogni coppia di termini, trasformate la sequenza in una serie geometrica.
Trovare l'ennesimo elemento in una serie geometrica
In generale, puoi rappresentare qualsiasi serie geometrica nel modo seguente:
a + ar + ar2 + ar3 + ar4 . . .
dove "a" è il primo termine della serie e "r" è il fattore comune. Per verificare ciò, considera le serie in cui a = 1 e r = 2. Ottieni 1 + 2 + 4 + 8 + 16. . . Funziona!
Stabilito ciò, è ora possibile derivare una formula per l'ennesimo termine nella sequenza (xn).
Xn = ar(N-1)
L'esponente è n - 1 anziché n per consentire che il primo termine della sequenza sia scritto come ar0, che equivale a "a".
Verifica questo calcolando il 4o termine nella serie di esempi.
X4 = (1) • 23 = 8.
Calcolo della somma di una sequenza geometrica
Se vuoi sommare una sequenza divergente, che è una con una razione comune maggiore di 1 o inferiore a -1, puoi farlo solo con un numero finito di termini. È possibile calcolare la somma di una sequenza convergente infinita, tuttavia, che è una con un rapporto comune tra 1 e -1.
Per sviluppare la formula della somma geometrica, inizia considerando ciò che stai facendo. Stai cercando il totale delle seguenti serie di aggiunte:
a + ar + ar2 + ar3 +. . . ar(N-1)
Ogni termine della serie è arKe k va da 0 a n-1. La formula per la somma delle serie utilizza il segno sigma maiuscolo - ∑ - che significa aggiungere tutti i termini da (k = 0) a (k = n - 1).
ΣarK = a
Per verificare ciò, considera la somma dei primi 4 termini delle serie geometriche che iniziano da 1 e hanno un fattore comune di 2. Nella formula sopra, a = 1, r = 2 e n = 4. Collegando questi valori, tu ottenere:
1 • = 15
Questo è facile da verificare aggiungendo i numeri nelle serie da soli. Infatti, quando hai bisogno della somma di una serie geometrica, di solito è più facile aggiungere tu stesso i numeri quando ci sono solo pochi termini. Se la serie ha un gran numero di termini, tuttavia, è molto più facile usare la formula della somma geometrica.