2. 如何应用等比数列的推广式解决数学问题?

发布时间:2023-06-16 15:04:41
发布者:超级管理员

等比数列是初中数学中经常出现的一个知识点,它是由一个公比确定的数列,可以方便地解决一些数学问题。但是,当我们遇到一些更加复杂的问题时,单纯的等比数列公式可能不够用。这时候,我们就需要用到等比数列的推广式。那么,如何应用等比数列的推广式解决数学问题呢?下面我们就一起来看看。

首先,我们来了解一下等比数列的推广式。等比数列的推广式是由以下公式给出的:

$S_n=a_1+ar_1+ar_2+...+ar_{n-1}=frac{a_1(r^n-1)}{r-1}$

其中,$n$ 为数列的项数,$a_1$ 为数列的首项,$r$ 为数列的公比,$S_n$ 为数列前 $n$ 项的和。

利用这个推广式,我们不仅可以求解数列前 $n$ 项的和,还可以应用等比数列的特点,解决更加复杂的数学问题。

例如,一道经典的等比数列问题:一个正方形的面积为 $1$,对角线长度为 $sqrt{2}$,求这个正方形的周长。

解决这个问题,我们需要利用等比数列的推广式。我们知道,一个正方形的对角线长度是其边长的 $sqrt{2}$ 倍,因此可以设正方形的边长为 $a$,则根据勾股定理有:

$a^2+a^2=2a^2=2$

$a=frac{sqrt{2}}{sqrt{2}}=1$

因此,这个正方形的边长为 $1$。将其代入周长公式 $C=4a$ 中,可得正方形的周长为 $4$。因此,这个等比数列问题就被成功解决了。

再举一个实际应用的例子,假设我们要购买一件价值 $1000$ 元的商品,但我们只能支付 $200$ 元,且每年支付的金额要比前一年多 $5\\%$。问我们至少需要支付多少年,才能将商品全部支付完毕?

我们可以用等比数列的推广式来解决这个问题。设第 $n$ 年支付的金额为 $a_n$,则有:

$a_1=200$

$a_{n+1}=1.05a_n$

因此,这是一个公比为 $1.05$ 的等比数列,其前 $n$ 项的和为:

$S_n=frac{200(1.05^n-1)}{0.05}$

当 $S_n geq 1000$ 时,商品已经全部支付完毕,因此,我们需要找到最小的 $n$,使得 $S_n geq 1000$。

通过计算可得,$n$ 至少需要为 $9$ 年才能将商品全部支付完毕。因此,这个等比数列问题也被成功解决了。

总结来说,利用等比数列的推广式,可以解决一些比较复杂的数学问题,尤其是在金融、经济、商业等领域,等比数列的应用也非常广泛。当遇到问题时,我们可以将其转化为等比数列形式,应用等比数列的性质和推广式来解决问题,可以更加方便地得出答案。

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