Pular para o conteúdo
Prof. Luis Teixeira — Física | Matemática Reforço
Escolar

Matemática 1ª série

Progressões: PA e PG

M141ª série do Ensino Médio10 exercíciosSimulador autoral

Uma progressão aritmética soma sempre a mesma razão; uma progressão geométrica multiplica sempre pelo mesmo fator. São a versão “em degraus” da função do 1º grau e da exponencial. No simulador cada termo vira uma barra, e você vê a soma acumulada crescer ou, numa PG com $|q|<1$, encostar num limite.

Antes, convém saber: Função do 1º grau, Exponencial e logaritmo

Resumo

O essencial do tema

Sequências

Uma sequência é uma lista ordenada $(a_1,a_2,a_3,\dots)$, em que $a_n$ é o termo que ocupa a posição $n$. O índice diz a posição; o termo é o valor. Em $(5,8,11,\dots)$, $a_1=5$ e $a_3=11$.

Progressão aritmética (PA)

Cada termo é o anterior mais uma constante, a razão $r=a_2-a_1$. Se $r>0$, a PA é crescente; se $r<0$, decrescente; se $r=0$, constante. Termo geral: $a_n=a_1+(n-1)\,r$. Do $1^\circ$ ao $n$-ésimo termo há $n-1$ “saltos” de tamanho $r$. Os pontos $(n,a_n)$ ficam sobre uma reta: a PA é uma função do 1º grau com $n$ natural.

Soma dos termos da PA

Numa PA finita, termos equidistantes dos extremos têm a mesma soma: $a_1+a_n=a_2+a_{n-1}=\dots$. Por isso $S_n=\frac{(a_1+a_n)\cdot n}{2}$. Foi assim que Gauss, ainda criança, somou $1+2+\dots+100$: são $50$ pares que somam $101$, total $5050$.

Progressão geométrica (PG)

Cada termo é o anterior vezes uma constante, a razão $q=\frac{a_2}{a_1}$. Termo geral: $a_n=a_1\cdot q^{\,n-1}$. Com $a_1>0$: se $q>1$, a PG cresce; se $0<q<1$, decresce; se $q<0$, os sinais se alternam. A PG é a exponencial com $n$ natural.

Soma dos termos da PG finita

Para $q\neq1$: $S_n=\frac{a_1\,(q^n-1)}{q-1}$. (Se $q=1$, todos os termos são iguais e $S_n=n\cdot a_1$.) Exemplo: $1+2+4+\dots+2^9=\frac{1\cdot(2^{10}-1)}{2-1}=1023$.

Soma da PG infinita

Se $-1<q<1$, os termos ficam cada vez mais perto de zero e a soma se aproxima de um valor fixo: $S_\infty=\frac{a_1}{1-q}$. Exemplo: $1+\frac12+\frac14+\dots=\frac{1}{1-\frac12}=2$. Isso também transforma dízimas em frações: $0{,}333\ldots=\frac{3}{10}+\frac{3}{100}+\dots=\frac{\frac{3}{10}}{1-\frac{1}{10}}=\frac13$. Se $|q|\ge1$, a soma não se aproxima de nenhum número.

Atenção

Erros comuns

Simulador autoral

Escada de termos

Carregando o simulador…

Abrir só o simulador em outra aba · feito em HTML pelo Prof. Luis Teixeira

Experimente

  1. No modo PA, mova a razão $r$: as barras sobem (ou descem) sempre o mesmo tanto, e os topos ficam alinhados numa reta.
  2. Troque para PG com $q=2$ e veja o crescimento disparar; depois use $q$ negativo e observe os sinais se alternando.
  3. Ligue a soma acumulada: numa PG com $q=0{,}5$, os pontos de $S_n$ se aproximam da linha $S_\infty=\frac{a_1}{1-q}$ sem ultrapassá-la.
  4. Toque ou arraste sobre as barras para escolher um termo e conferir $a_n$ e $S_n$ na leitura.
Resolvidos

Exemplos resolvidos

  1. Numa PA, $a_1=5$ e $r=3$. Calcule $a_{20}$ e a soma dos $20$ primeiros termos.

    Ver a resolução passo a passo
    Termo geral: $a_{20}=a_1+19r=5+19\cdot3=62$ (são $19$ saltos, não $20$). Soma: $S_{20}=\frac{(a_1+a_{20})\cdot20}{2}=\frac{(5+62)\cdot20}{2}=67\cdot10=670$.
  2. Calcule a soma dos $5$ primeiros termos de $8+4+2+1+\frac12+\dots$ e a soma de todos os seus infinitos termos.

    Ver a resolução passo a passo
    É uma PG com $a_1=8$ e $q=\frac48=\frac12$. Cinco termos: $S_5=\frac{8\left(\left(\frac12\right)^5-1\right)}{\frac12-1}=\frac{8\cdot\left(-\frac{31}{32}\right)}{-\frac12}=15{,}5$ (confira: $8+4+2+1+0{,}5=15{,}5$). Infinitos termos: como $|q|<1$, $S_\infty=\frac{8}{1-\frac12}=16$. As somas parciais chegam cada vez mais perto de $16$, sem nunca passar.
Roteiro

Como estudar este tema

  1. Leia a teoria da PA e resolva o primeiro exemplo sem olhar a solução.
  2. No simulador, monte a PA do exemplo ($a_1=5$, $r=3$) e confira $a_{20}$ e $S_{20}$.
  3. Leia a parte de PG; no simulador, compare $q=2$, $q=0{,}5$ e $q=-0{,}5$.
  4. Resolva os exercícios básicos e intermediários no papel.
  5. Feche com os aplicados; no da bola quicando, desenhe as subidas e descidas antes de somar.
Exercícios

Teste o que você aprendeu

Resolva no papel antes de abrir a resposta. Conferir cedo demais atrapalha o aprendizado.

  1. Básico

    Determine o $15^\circ$ termo da PA $(2,5,8,\dots)$.

    Ver resposta

    $a_{15}=44$. A razão é $r=3$ e $a_{15}=2+14\cdot3=44$.

  2. Básico

    Qual é a razão da PG $(3,12,48,\dots)$? Calcule o seu $5^\circ$ termo.

    Ver resposta

    $q=4$ e $a_5=768$. $q=\frac{12}{3}=4$ e $a_5=3\cdot4^4=3\cdot256=768$.

  3. Básico

    Calcule a soma dos $50$ primeiros números ímpares, $1+3+5+\dots+99$.

    Ver resposta

    $2500$. É uma PA com $a_1=1$, $a_{50}=99$ e $50$ termos: $S_{50}=\frac{(1+99)\cdot50}{2}=2500$.

  4. Básico

    Classifique as sequências $(10,7,4,1,\dots)$ e $(2,-6,18,\dots)$ e dê a razão de cada uma.

    Ver resposta

    A primeira é uma PA decrescente com $r=-3$ (subtrai $3$ a cada passo). A segunda é uma PG alternante com $q=\frac{-6}{2}=-3$.

  5. Intermediário

    Quantos termos tem a PA $(7,11,15,\dots,207)$?

    Ver resposta

    $51$ termos. $207=7+(n-1)\cdot4\Rightarrow (n-1)\cdot4=200\Rightarrow n-1=50\Rightarrow n=51$.

  6. Intermediário

    Numa PA, $a_3=10$ e $a_8=25$. Determine $a_1$ e $r$.

    Ver resposta

    $r=3$ e $a_1=4$. Do $3^\circ$ ao $8^\circ$ termo há $5$ saltos: $5r=25-10=15\Rightarrow r=3$. Voltando dois saltos a partir de $a_3$: $a_1=10-2\cdot3=4$.

  7. Intermediário

    Calcule a soma dos $6$ primeiros termos da PG $(2,6,18,\dots)$.

    Ver resposta

    $728$. $q=3$ e $S_6=\frac{2\,(3^6-1)}{3-1}=\frac{2\cdot728}{2}=728$.

  8. Intermediário

    Escreva a dízima $0{,}777\ldots$ como fração, usando a soma da PG infinita.

    Ver resposta

    $\frac79$. $0{,}777\ldots=\frac{7}{10}+\frac{7}{100}+\dots$, PG com $a_1=\frac{7}{10}$ e $q=\frac{1}{10}$: $S_\infty=\frac{\frac{7}{10}}{1-\frac{1}{10}}=\frac{\frac{7}{10}}{\frac{9}{10}}=\frac79$.

  9. Aplicado

    Um atleta corre $2$ km no primeiro dia de treino e aumenta $500$ m por dia. Quanto ele corre no $10^\circ$ dia? Quantos quilômetros acumula nos $10$ dias?

    Ver resposta

    $6{,}5$ km no $10^\circ$ dia e $42{,}5$ km no total. PA com $a_1=2$ e $r=0{,}5$: $a_{10}=2+9\cdot0{,}5=6{,}5$ e $S_{10}=\frac{(2+6{,}5)\cdot10}{2}=42{,}5$.

  10. Aplicado

    Uma bola é solta de $9$ m de altura e, a cada quique, sobe $\frac23$ da altura anterior. Supondo que ela quique indefinidamente, qual é a distância vertical total percorrida?

    Ver resposta

    $45$ m. Primeiro ela desce $9$ m. Depois sobe e desce $6$, $4$, $\frac83$, … metros, uma PG com $a_1=6$ e $q=\frac23$, contada duas vezes: $9+2\cdot\frac{6}{1-\frac23}=9+2\cdot18=45$ m.

Referências

Para aprofundar

Fica salvo só neste navegador.