zadanie

Zadanie maturalne nr 7, matura 2016 (poziom rozszerzony)


Dany jest ciąg geometryczny (an) określony wzorem a_n=(\frac{1}{2x-371})^n, dla n ≥1. Wszystkie wyrazy tego ciągu są dodatnie. Wyznacz najmniejszą liczbę całkowitą x, dla której nieskończony szereg a1+a2+a3+... jest zbieżny.


ksiązki Rozwiązanie zadania

Szereg geometryczny jest zbieżny, gdy |q|<1. Musimy znaleźć zatem iloraz ciągu geometrycznego q. Obliczymy go ze wzoru:

\frac{a_{n+1}}{a_n}=q

Obliczamy więc n-ty, (n+1)-ty wyraz ciągu i dzielimy przez siebie:

a_n=(\frac{1}{2x-371})^n\\ a_{(n+1)}=(\frac{1}{2x-371})^{(n+1)}=(\frac{1}{2x-371})^n\cdot \frac{1}{2x-371}\\
q=\frac{a_{(n+1)}}{a_n}=\frac{(\frac{1}{2x-371})^n\cdot \frac{1}{2x-371}}{(\frac{1}{2x-371})^n}=\frac{1}{2x-371}

Badamy teraz warunek zbieżności |q|<1. Zauważ, że q jest równe wyrazowi a1. Możemy więc opuścić wartość bezwzględną.

\frac{1}{2x-371}<1\\ \frac{1}{2x-371}-1<0\\ \frac{1}{2x-371}-\frac{2x-371}{2x-371}<0\\ \frac{1-2x+371}{2x-371}<0\\ \frac{-2x+372}{2x-371}<0/\cdot(-1)\\ \frac{2x-372}{2x-371}>0\\ \frac{x-186}{x-185,5}>0\\ (x-186)(x-185,5)>0

Zbadamy dla jakich wartości powyższy iloczyn przyjmuje dodatnie wartości. Miejscami zerowymi są 185,6 i 186. Rozwiązanie odczytujemy z wykresu.

x\in (-\infty;185,5)\cup (186;+\infty)

Z warunków zadania wynika jeszcze, że każdy wyraz ciągu geometrycznego jest dodatni. zbadajmy ten warunek. Dla dodatniego n mamy:

(\frac{1}{2x-371})^n>0\\ \frac{1}{2x-371}>0\\ 2x-371>0 \\ 2x>371 \\ x>185,5


Porównujemy oba warunki i otrzymujemy rozwiązanie zadania: x∈(186;+∞). Najmniejsza liczba całkowita, który spełnia ten warunek to 187.

ksiązki Odpowiedź

187

© CKE, 2016-11-01

Zadania podobne

kulkaZadanie maturalne nr 15, matura 2016 (poziom podstawowy)
Ciąg (x,2x+3,4x+3) jest geometryczny. Pierwszy wyraz tego ciągu jest równy:

A. -4
B. 1
C. 0
D. -1