1. Giới thiệu về bài toán cấp số nhân và tầm quan trọng
Cấp số nhân (CSN) là một trong những dạng bài toán phổ biến và trọng tâm trong chương trình toán lớp 11. Bài toán về cấp số nhân thường xuất hiện không chỉ trong các bài kiểm tra, kỳ thi mà cả trong các lĩnh vực thực tiễn như tài chính, lãi suất, sự phát triển dân số... Hiểu và thành thạo cách giải bài toán cấp số nhân giúp học sinh xây dựng nền tảng tốt cho các chuyên đề nâng cao hơn sau này.
2. Đặc điểm nhận biết bài toán cấp số nhân
Cấp số nhân là một dãy số trong đó, mỗi số hạng (từ số thứ hai trở đi) đều bằng tích của số hạng liền trước với một số không đổi q (gọi là công bội). Dạng tổng quát:
un=u1⋅qn−1
- Mỗi bài toán thường cho thông tin về số hạng đầu, số hạng nào đó, công bội hoặc tổng các số hạng và yêu cầu xác định ẩn số còn thiếu.
3. Chiến lược tiếp cận tổng thể
Bước 1: Nhận diện bài toán thuộc dạng cấp số nhân qua dấu hiệu công bội, số hạng theo lũy thừa, xuất hiện các tích liên tiếp...Bước 2: Đặt các ký hiệu:u1,q,n,untương ứng.Bước 3: Xác lập quan hệ giữa các dữ kiện đề bài:+ Quan hệ giữa các số hạng+ Quan hệ tổng các số hạngBước 4: Lập phương trình (hoặc hệ phương trình) và giải tìm ẩn sốBước 5: Kiểm tra điều kiện nghiệm phù hợp với thực tế bài toán4. Các bước giải chi tiết với ví dụ minh họa
Ví dụ 1:
Cho một cấp số nhân có số hạng đầuu1=3, công bộiq=2. Tìm số hạng thứ 6.
Bước 1: Nhận diện đây là cấp số nhân vớiu1=3,q=2.Bước 2: Áp dụng công thứcun=u1⋅qn−1vớin=6.Bước 3: Tínhu6=3⋅26−1=3⋅32=96.Kết luận: Số hạng thứ 6 là 96.
Ví dụ 2:
Một cấp số nhân có u1=5,u3=45. Tìm công bộiqvà số hạng tổng quát.
Bước 1: Áp dụngu3=u1⋅q2; nghĩa là 45=5⋅q2.Bước 2: Giảiq2=9⇒q=3hoặcq=−3.Bước 3: Số hạng tổng quát:un=5⋅3n−1hoặcun=5⋅(−3)n−1.5. Các công thức và kỹ thuật cần nhớ
Số hạng tổng quát:un=u1⋅qn−1.Tổngnsố hạng đầu:Sn=u1q−1qn−1(vớiq<br>=1)Tìm công bội:q=unun+1Các hệ thức liên quan đến tổng các số hạng chẵn/lẻ, liên tiếp…6. Các biến thể phổ biến của bài toán cấp số nhân
Tìm một số hạng khi biết hai số hạng khác trong CSN.Tìm công bội khi biết tổng các số hạng hoặc tổng hai số hạng.Bài toán liên quan đến tổng vô hạn với∣q∣<1(chương trình nâng cao).Điều chỉnh chiến lược bằng cách thiết lập hệ phương trình phù hợp hoặc biến đổi linh hoạt các công thức tổng và số hạng tổng quát để tạo phương trình giải bài toán.
7. Bài tập mẫu có lời giải chi tiết
Bài tập mẫu: Cho một cấp số nhân vớiu1=2,S5=62. Tìm công bộiq.
- Áp dụng công thức tổng:
S5=u1q−1q5−1;
Thay số:
62=2q−1q5−1;
31=q−1q5−1;
31(q−1)=q5−1;
31q−31=q5−1;
0=q5−31q+30.
Dùng thử q=2:
25−31x2+30=32−62+30=0.
Vậyq=2.
Kết luận: Công bộiq=2.
8. Bài tập tự luyện
1. Một cấp số nhân có u1=4,q=−2. Tìmu5.2. Một cấp số nhân có u2=6,u4=24. Tìmu1và q.3. Cho một cấp số nhân có S4=30,u1=2. Tìmq.4. Một cấp số nhân có u1=3,u5=243. Tìmqvà công thức tổng quát.9. Mẹo và lưu ý tránh sai lầm
Bạn cần kiểm tra điều kiện của công bộiq(không bằng 0 và phần lớn các bài cơ bảnq<br>=1).Cẩn thận với dấu khi giảiqk=avì q đôi khi có hai nghiệm trái dấu.Bạn nên thay lại nghiệm vào đề để kiểm tra lại tránh sai sót.Ghi nhớ công thức tổng số hạng cần đúngq: với∣q∣<1có thể xét bài toán tổng vô hạn (nâng cao).Xác định đúng thứ tự số hạng (u1,u2,...) tránh nhầm thứ tự dẫn đến sai lầm.Hy vọng qua bài viết này, các em đã hiểu rõ phương pháp, kỹ thuật và cách giải bài toán cấp số nhân, sẵn sàng ứng dụng cho mọi dạng bài gặp phải!
Theo dõi chúng tôi tại