SEPARATA MATEMATIQUES X FP (GS) CY85_. - IOC
SEPARATA MATEMATIQUES X FP (GS) CY85_. - IOC
SEPARATA MATEMATIQUES X FP (GS) CY85_. - IOC
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
L. Pancorbo Palenzuela<br />
MATEMÀTIQUES<br />
ANNEX<br />
Prova d'accés<br />
Cicles Formatius de <strong>FP</strong>. Grau Superior<br />
Aquest annex inclou els continguts que guren en el nou temari<br />
de la prova d'accés per al curs 2010-2011 i que no estaven<br />
contemplats en el temari anterior.<br />
Els continguts nous s'han inclòs a l'índex del llibre destacats en<br />
vermell i amb el número de la pàgina corresponent a l'annex.
© VICENS VIVES<br />
Í<br />
N<br />
D<br />
E<br />
X<br />
I. Aritmètica i àlgebra<br />
1. Conjunts numèrics pàg. 2<br />
1. Revisió dels conjunts dels nombres naturals, enters i<br />
racionals.<br />
2. Els nombres irracionals.<br />
3. El conjunt dels nombres reals.<br />
4. Estimació i aproximació de quantitats.<br />
1. Expressions polinòmiques amb una indeterminada.<br />
2. Operacions amb polinomis.<br />
A. Nombres combinatoris. Binomi de Newton. (pàg. 4)<br />
3. Algoritme de Ruffini.<br />
4. Teorema del residu.<br />
5. Arrels i factorització d’un polinomi.<br />
5. Potències i radicals.<br />
6. Notació científica.<br />
7. Logaritmes.<br />
Problemes resolts. Activitats. Exercicis de les<br />
proves d’accés.<br />
2. Polinomis pàg. 26<br />
6. Fraccions algèbriques.<br />
7. Operacions amb fraccions algèbriques.<br />
Problemes resolts. Activitats. Exercicis de les<br />
proves d’accés.<br />
3. Equacions pàg. 44<br />
1. Equacions de primer i segon grau amb una incògnita.<br />
2. Equacions polinòmiques de grau més gran que dos.<br />
3. Equacions irracionals.<br />
4. Sistemes d’equacions.<br />
5. Resolució de sistemes d'equacions lineals.<br />
B. Sistemes de segon grau amb dues incògnites. (pàg. 6)<br />
Successions pàg. 44<br />
C. Successions de nombres reals. (pàg. 7)<br />
D. Progressions aritmètiques. (pàg. 8)<br />
E. Progressions geomètriques. (pàg. 11)<br />
II. Geometria<br />
1. Mesures d’angles. Unitats.<br />
2. Raons trigonomètriques d’un angle agut.<br />
3. Raons trigonomètriques d’un angle qualsevol.<br />
4. Relacions fonamentals entre les raons<br />
trigonomètriques.<br />
F. Successions monòtones i successions fitades. (pàg. 14)<br />
G. Límit d’una successió. (pàg. 15)<br />
4. Trigonometria pàg. 70<br />
1. Necessitat dels nombres complexos.<br />
2. Nombres complexos.<br />
3. Notació i representació gràfica dels nombres<br />
complexos.<br />
5. Resolució de triangles rectangles.<br />
6. Resolució de triangles no rectangles.<br />
7. Escales.<br />
Problemes resolts. Activitats. Exercicis de les<br />
proves d’accés.<br />
5. Nombres complexos pàg. 92<br />
1. El pla com a conjunt de punts.<br />
2. Vectors.<br />
3. Components d'un vector.<br />
4. Producte escalar.<br />
5. Equacions de la recta.<br />
6. Equacions exponencials i logarítmiques.<br />
7. Resolució de problemes.<br />
8. Interès simple i interès compost.<br />
Problemes resolts. Activitats. Exercicis de les<br />
proves d’accés.<br />
4. Operacions en forma binòmica.<br />
5. Operacions en forma trigonomètrica i polar.<br />
Problemes resolts. Activitats. Exercicis de les<br />
proves d’accés.<br />
6. Vectors al pla pàg. 108<br />
6. Posició relativa de dues rectes.<br />
7. Distàncies.<br />
Problemes resolts. Activitats. Exercicis de les<br />
proves d’accés.
III. Funcions i gràfiques<br />
7. Funcions (I) pàg. 128<br />
1. Concepte de funció.<br />
2. Funcions reals de variable real.<br />
3. Propietats globals d'una funció.<br />
4. Funcions polinòmiques: funcions lineals i funcions<br />
quadràtiques.<br />
8. Funcions (II) pàg. 146<br />
1. Límit d'una funció en un punt.<br />
2. Límit d'una funció en l'infinit.<br />
3. Càlcul de límits.<br />
4. Continuïtat d'una funció.<br />
11. Estadística bidimensional pàg. 204<br />
1. Distribucions bidimensionals.<br />
2. Diagrama de dispersió o núvol de punts.<br />
3. Correlació.<br />
12. Probabilitat pàg. 218<br />
1. Experiments aleatoris.<br />
2. Esdeveniments.<br />
3. Operacions amb esdeveniments.<br />
4. Probabilitat simple.<br />
5. Propietats de la probabilitat.<br />
5. Càlcul d'asímptotes.<br />
Problemes resolts. Activitats. Exercicis de les<br />
proves d’accés.<br />
9. Derivades pàg. 164<br />
1. Taxa de variació d'una funció.<br />
2. Concepte de derivada.<br />
3. Càlcul de derivades.<br />
4. Interpretació geomètrica de la derivada. Recta tangent.<br />
5. Creixement i decreixement.<br />
6. Màxims i mínims relatius.<br />
IV. Estadística i probabilitat<br />
5. Funcions racionals i funcions irracionals.<br />
6. Funcions exponencials i funcions logarítmiques.<br />
7. Funcions definides a trossos.<br />
Problemes resolts. Activitats. Exercicis de les<br />
proves d’accés.<br />
7. Gràfiques de funcions senzilles.<br />
H. Gràfiques de funcions exponencials i<br />
logarítmiques. (pàg. 18)<br />
8. Problemes d'optimització.<br />
Problemes resolts. Activitats. Exercicis de les<br />
proves d’accés.<br />
10. Estadística unidimensional pàg. 186<br />
1. Població i variables estadístiques.<br />
2. Recompte i presentació de dades. Taules de<br />
freqüències.<br />
3. Gràfics estadístics.<br />
4. Paràmetres de centralització.<br />
I. Quartils i centils. (pàg. 20)<br />
5. Paràmetres de dispersió.<br />
Problemes resolts. Activitats. Exercicis de les<br />
proves d’accés.<br />
4. Rectes de regressió.<br />
Problemes resolts. Activitats. Exercicis de les<br />
proves d’accés.<br />
6. Probabilitat composta.<br />
7. Teorema de la probablitat total.<br />
Problemes resolts. Activitats. Exercicis de les<br />
proves d’accés.<br />
Annex: Repàs de geometria elemental pàg. 231<br />
© VICENS VIVES
4<br />
© VICENS VIVES<br />
A. NOMBRES COMBINATORIS. BINOMI DE NEWTON<br />
Donats dos nombres naturals m i n tals que m $ 1 i m $ n, es defi-<br />
neix el nombre combinatori 1 2 com:<br />
m<br />
neix el nombre combinatori 1 n 2 com:<br />
m<br />
n<br />
m<br />
El nombre combinatori 1 2<br />
A. Nombres combinatoris. Binomi de Newton<br />
es llegeix m sobre n. El valor superior, m, sol ser<br />
anomenat numerador i el valor inferior, n, ordre del nombre combinatori.<br />
Per exemple:<br />
x<br />
1 2<br />
5<br />
1 2<br />
3<br />
5!<br />
5 · 4 · 3!<br />
20<br />
= = = = 10<br />
3! · 2!<br />
3! · 2!<br />
2<br />
x!<br />
x · (x – 1) · (x – 2) · (x – 3)!<br />
x · (x – 1) · (x – 2)<br />
= = =<br />
3<br />
3! (x – 3)!<br />
3 · 2 · 1 · (x – 3)!<br />
6<br />
Propietats dels nombres combinatoris<br />
Els nombres combinatoris compleixen les propietats següents:<br />
• Propietat 1: 1 2 = m<br />
m<br />
1 2<br />
1<br />
• Propietat 2: 1 2 = m<br />
m<br />
1 2<br />
0<br />
= 1<br />
• Propietat 3: 1 2 = m<br />
m<br />
1 2<br />
n<br />
= m<br />
• Propietat 4: 1 2 + 1 2 = m<br />
m<br />
m + 1<br />
1 2<br />
n<br />
n<br />
m – 1<br />
m<br />
m<br />
n<br />
1 2 = 1 2 =<br />
m – n<br />
n + 1<br />
n + 1<br />
Triangle de Pascal (o de Tartaglia)<br />
m!<br />
n! · (m – n)!<br />
La forma més senzilla de calcular una sèrie completa de nombres combinatoris,<br />
com aquesta:<br />
4<br />
4<br />
4<br />
4<br />
4<br />
1 0<br />
2 1 1<br />
2 1 2<br />
2 1 3<br />
2 1 4<br />
2<br />
consisteix a construir el triangle de Tartaglia o de Pascal fins a la fila corresponent.<br />
És un triangle fàcil d'obtenir:<br />
• Totes les files comencen i acaben en 1.<br />
• La primera fila està formada per dos uns.<br />
• Cadascun dels nombres intermedis de les files inferiors s'obté sumantne<br />
els dos de la fila anterior que es troben situats immediatamente a la<br />
seva esquerra i a la seva dreta.<br />
RECORDA<br />
Anomenem factorial del nombre<br />
natural n, n . 1, i el representem<br />
amb n!, el producte:<br />
n! = n · (n – 1) · (n – 2) · … · 2 · 1<br />
A més, per definició:<br />
1! = 1 0! = 1<br />
HO SABIES?<br />
Malgrat que el triangle numèric rep<br />
els noms de Tartaglia (1499-1557)<br />
o de Pascal (1623-1662), la seva<br />
existència està datada de molts<br />
anys abans, en les antigues civilitzacions<br />
índia (2000 anys abans de<br />
Pascal) o xinesa (1700 anys abans<br />
de Pascal).<br />
Pascal, però, va fer un ús extens<br />
d'aquest triangle en el càlcul de<br />
probabilitats, i això ha fet que el<br />
seu nom hagi quedat associat al<br />
triangle.
Així, doncs, les quatre primeres files del triangle de Tartaglia són:<br />
1<br />
1<br />
1 1 1 2 1 2<br />
1 2 1<br />
2<br />
2<br />
2<br />
1 2 1 2 1 2<br />
, 0<br />
1<br />
2<br />
3<br />
3<br />
3<br />
3<br />
1 3 3 1 1 2 1 2 1 2 1 2<br />
4<br />
4<br />
4<br />
4<br />
4<br />
1 4 6 4 1 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2<br />
La quarta fila ens permet conèixer fàcilment els valors de la sèrie de nombres<br />
combinatoris que ens interessa:<br />
1 2 = 1 1 2 = 4 1 2 = 6 1 2 = 4 4<br />
4<br />
4<br />
4<br />
4<br />
1 2<br />
0<br />
Expressió de la potència d'un binomi<br />
L'ús dels nombres combinatoris ens permet escriure la fórmula que expressa<br />
la potència d'un binomi. Es tracta del binomi de Newton:<br />
(x + a) n = S<br />
m = 0<br />
n<br />
x n – m a m =<br />
= 1 2 xn + 1 2 xn – 1 a + … + 1 2 xn – m a m + … + 1 2 x an – 1 + 1 2 an<br />
n<br />
n<br />
n<br />
n<br />
n<br />
0<br />
1<br />
m<br />
n – 1<br />
n<br />
Si en lloc de x i a hi figuren unes altres expressions, s'aplica aquesta igualtat<br />
calculant les potències de les expressions corresponents. Per exemple:<br />
• (x + 3y) 4 = x 4 + 4 · x 3 · 3y + 6 · x 2 · (3y) 2 + 4 · x · (3y) 3 + (3y) 4 =<br />
= x 4 + 12x 3 y + 54x 2 y 2 + 108xy 3 + 81y 4<br />
• (2x + y 2 ) 3<br />
= (2x) 3 + 3 · (2x) 2 · y 2 + 3 · 2x · (y 2 ) 2<br />
+ (y 2 ) 3<br />
=<br />
= 8x 3 + 12x 2 y 2 + 6xy 4 + y 6<br />
També podem aplicar el desenvolupament anterior (expressió [1]) per trobar<br />
les successives potències d'una diferència, perquè (x – a) = (x + (–a)):<br />
(x – a) n = 1 2 xn – 1 2 x n – 1 a + 1 2 x n – 2 a 2 – … 6 1 2 x an – 1 n<br />
n<br />
n<br />
n<br />
n<br />
n<br />
6 1 2 a<br />
0<br />
1<br />
1<br />
2<br />
2<br />
1 2<br />
n – 1<br />
Els signes + i – s'alternen i, per tant, l'últim terme serà positiu o negatiu segons<br />
que n sigui parell o senar. Per exemple, (2x – y 2 ) 3<br />
= 8x 3 – 12x 2 y 2 + 6xy 4 – y 6 .<br />
ACTIVITATS<br />
1. Sabem que 1 m<br />
= 15. Quant val m?<br />
22<br />
2. Tenint en compte que 1 m<br />
de m?<br />
32 = 1 m<br />
42<br />
n<br />
m<br />
0<br />
0<br />
3<br />
1<br />
, podem trobar el valor<br />
0<br />
1<br />
2<br />
4<br />
1<br />
2<br />
= 1<br />
3<br />
3<br />
n<br />
4<br />
[1]<br />
3. Escriu les files 7, 8 i 9 del triangle de Tartaglia i utilitzales<br />
per desenvolupar les potències d'exponents 7, 8 i 9<br />
de (x + a).<br />
4. Escriu el desenvolupament de (2x 2 – 3y) 5 .<br />
Segell de Libèria amb una representació<br />
xinesa del triangle de Tartaglia,<br />
anomenat també triangle de<br />
Pascal.<br />
A. Nombres combinatoris. Binomi de Newton<br />
5<br />
© VICENS VIVES
6<br />
© VICENS VIVES<br />
B. SISTEMES DE SEGON GRAU AMB DUES INCÒGNITES<br />
S'anomenen sistemes de segon grau els sistemes que, una vegada simplificats,<br />
tenen almenys una equació de grau dos.<br />
Vegem com es resolen aquests sistemes amb un parell d'exemples.<br />
EXEMPLE 1<br />
x<br />
Resol el sistema: 5<br />
2 x + 4y = 24<br />
3x + y = 14<br />
2 + 4y = 24<br />
3x + y = 14<br />
Aïllem y a la segona equació: y = 14 – 3x<br />
A continuació, substituïm y per 14 – 3x a la primera equació:<br />
x 2 + 4(14 – 3x) = 24 ) x 2 + 56 – 12x = 24 ) x 2 – 12x + 32 = 0<br />
Obtenim una equació de segon grau. En resoldre-la, s'obté x 1 = 8 i x 2 = 4.<br />
Quan se substitueixen aquests valors a l'equació y = 14 – 3x, resulten:<br />
EXEMPLE 2<br />
x<br />
Resol: 5<br />
2 + y 2 x = 106<br />
x · y = 45<br />
2 + y 2 = 106<br />
x · y = 45<br />
x 1 = 8, y 1 = –10 ; x 2 = 4, y 2 = 2<br />
Sumem 2xy als dos membres de la primera equació, amb la qual cosa al<br />
primer membre ens queda el desenvolupament del quadrat d'una suma:<br />
x 2 + y 2 + 2xy = 106 + 2xy ) (x + y) 2 = 106 + 2xy<br />
Però segons la segona equació, xy = 45. Per tant: (x + y) 2 = 196<br />
I extraient l'arrel quadrada: x + y = 614<br />
Per tant, hem de resoldre els sistemes:<br />
x + y = 14 x + y = –14<br />
[1] 5 [2]<br />
xy = 45 5 xy = 45<br />
Per resoldre el sistema [1], aïllem y en la primera equació, y = 14 – x, i<br />
substituïm l'expressió obtinguda en la segona. D'aquesta manera, resulta:<br />
x(14 – x) = 45 ) x 2 – 14x + 45 = 0 ) x 1 = 5 i x 2 = 9<br />
Si x 1 = 5 obtenim y 1 = 9 i si x 2 = 9 obtenim y 2 = 5.<br />
Procedim de manera anàloga per resoldre el sistema [2]. En aquest cas,<br />
les solucions són x 3 = –5, y 3 = –9 i x 4 = –9, y 4 = –5.<br />
Per tant, les solucions del sistema són:<br />
x 1 = 5, y 1 = 9; x 2 = 9, y 2 = 5; x 3 = –5, y 3 = –9; x 4 = –9, y 4 = –5<br />
B. Sistemes de segon grau amb dues incògnites<br />
RECORDA<br />
Els productes notables són:<br />
• (a + b) 2 = a 2 + 2ab + b 2<br />
• (a – b) 2 = a 2 – 2ab + b 2<br />
• (a + b) · (a – b) = a 2 – b 2<br />
ACTIVITATS<br />
1. Resol aquests sistemes<br />
de segon grau amb dues in-<br />
cògnites:<br />
a) 5<br />
b) 5<br />
c) 5<br />
d) 5<br />
x 2 + y 2 x = 369<br />
2 + y 2 = 369<br />
x · y = 180<br />
x 2 + y 2 x = 394<br />
2 + y 2 = 394<br />
x – y = 2<br />
2x 2 2x + y = 24<br />
2 + y = 24<br />
x 2 x + y = 8<br />
2 + y = 8<br />
x 2 – y 2 x = 7<br />
2 – y 2 = 7<br />
x 2 x + 2y = 22<br />
2 + 2y = 22<br />
x 2<br />
x<br />
e) 5 2<br />
— + 3y = 0<br />
2<br />
3x – y = 24
C. SUCCESSIONS DE NOMBRES REALS<br />
Una successió de nombres reals és una llista infinita de nombres ordenada<br />
seguint algun criteri.<br />
Per exemple, són successions les llistes de nombres següents:<br />
2, 4, 6, 8, 10, 12, … 2, 3, 5, 7, 11, 13, … 1, 4, 9, 16, 25, 36, …<br />
Els nombres que formen una successió s'anomenen termes. Ens hi referim<br />
amb una lletra acompanyada d'un subíndex que indica el lloc que ocupa el<br />
terme dins de la successió.<br />
D'aquesta manera, escrivim a 1, a 2, a 3, … per indicar el terme que ocupa el<br />
lloc primer, segon, tercer... de la successió. I escrivim (a n) per referir-nos<br />
breument a la successió completa.<br />
Terme general d'una successió<br />
El terme general d'una successió és una expressió que permet esbrinar<br />
el valor d'un terme sabent el lloc que ocupa a la successió.<br />
Per exemple, a la successió 1, 4, 9, 16, 25, … cada terme és el quadrat del<br />
lloc que ocupa. Per tant, el terme general és a n = n 2 .<br />
A la successió de Fibonacci, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, … en la qual cada terme, excepte<br />
els dos primers, s'obté sumant els dos termes anteriors, el terme general<br />
és a n = a n – 1 + a n – 2, per a n . 2.<br />
Quan es coneix el terme general d'una successió, es poden trobar els termes<br />
successius, donant a n els valors 1, 2, 3, ...<br />
2n + 1<br />
Per exemple, a la successió amb terme general an = :<br />
n<br />
2 · 1 + 1<br />
2 · 2 + 1 5 2 · 3 + 1 7<br />
a1 = = 3, a2 = = , a3 = = , …<br />
1<br />
2 2<br />
3 3<br />
No totes les successions tenen terme general. Per exemple, no es coneix cap<br />
expressió que doni la successió dels nombres primers: 2, 3, 5, 7, 11, 13, …<br />
ACTIVITATS<br />
1. Escriu els tres termes següents de cada una d'aquestes<br />
successions:<br />
a) 1, 3, 5, 7, 9, 11, … c) 1, 3, 6, 10, 15, 21, …<br />
b) – 2, 5, – 8, 11, –14, … d) 256, 128, 64, 32, …<br />
Representació gràfica<br />
d'una successió<br />
Una successió de nombres<br />
reals també es pot definir com<br />
la imatge d'una funció del<br />
con junt lN – {0} en lR:<br />
lN – {0} ! lR<br />
n ! a n<br />
Per representar una successió<br />
numèrica, dibuixem sobre uns<br />
eixos de coordenades els parells<br />
de valors (1, a 1), (2, a 2),<br />
(3, a 3), etc.<br />
Així, a la successió de terme<br />
n<br />
general an = , do-<br />
2 n – 11n + 16<br />
6<br />
2 – 11n + 16<br />
6<br />
nant valors a n, obtenim el següent:<br />
• Per a n = 1, a 1 = 1<br />
• Per a n = 2, a 2 = – 0,33...<br />
• Per a n = 3, a 3 = –1,33...<br />
……<br />
La seva representació gràfica<br />
és la següent:<br />
a n<br />
5<br />
0 5 10<br />
2. El terme general d'una successió és a n = 4n + 3. Troba el<br />
valor de a 25, a 200 i a 500.<br />
3. El terme general d'una successió és a n = 4 1 2 n<br />
els termes a 3, a 5 i a 9.<br />
1<br />
2<br />
n<br />
. Troba<br />
C. Succesions de nombres reals<br />
7<br />
© VICENS VIVES
8<br />
© VICENS VIVES<br />
D. PROGRESSIONS ARITMÈTIQUES<br />
Una progressió aritmètica és una successió en la qual cada terme s'obté<br />
sumant un nombre fix, anomenat diferència, al terme anterior.<br />
Per exemple, les successions següents són progressions aritmètiques:<br />
• 4, 7, 10, 13, 16, 19, … cada terme s'obté sumant 3 a l'anterior.<br />
• 10, 20, 30, 40, 50, … cada terme s'obté sumant 10 a l'anterior.<br />
• 33, 29, 25, 21, 17, … cada terme s'obté sumant –4 a l'anterior.<br />
Fixa't que en els exemples anteriors cada terme s'obté sumant al terme anterior<br />
un nombre fix.<br />
Si denotem aquest nombre amb d, a les progressions aritmètiques es verifica:<br />
Terme general<br />
D. Progressions aritmètiques<br />
a n = a n – 1 + d, per a n . 1<br />
A partir de la fórmula anterior en podem trobar una altra de més pràctica.<br />
Donant valors a n a partir de 2, s'obté el següent:<br />
Per a n = 2 a 2 = a 1 + d<br />
Per a n = 3 a 3 = a 2 + d = (a 1 + d) + d = a 1 + 2d<br />
Per a n = 4 a 4 = a 3 + d = (a 1 + 2d) + d = a 1 + 3d<br />
Per a n = 5 a 5 = a 4 + d = (a 1 + 3d) + d = a 1 + 4d<br />
…………… ……………………………………………<br />
Per tant, el terme general d'una progressió aritmètica de primer terme a 1 i<br />
diferència d és:<br />
EXEMPLE<br />
a n = a 1 + (n – 1) · d<br />
Troba el terme general a n d'una progressió aritmètica que té com a primer<br />
terme a 1 = –11 i com a diferència, 7. A continuació calcula el novè terme de<br />
la successió.<br />
Substituint les dades en la fórmula anterior, obtenim el terme general:<br />
a n = –11 + (n – 1) · 7 = –11 + 7n – 7 = 7n – 18<br />
Per trobar el novè terme, substituïm n per 9:<br />
a 9 = 7 · 9 – 18 = 63 – 18 = 45<br />
Les progressions són tipus particulars<br />
de successions en les<br />
quals la diferència o el quocient<br />
de cada parell de termes consecutius<br />
és constant.<br />
En el primer cas, parlem de progressions<br />
aritmètiques, i en el<br />
segon, de progressions geomètriques.<br />
Termes equidistants<br />
dels extrems<br />
Si prenem n termes, a 1, a 2, a 3,<br />
…, a n – 2, a n – 1, a n, d'una progressió<br />
aritmètica amb diferència<br />
d, la suma dels termes<br />
equidistants dels extrems és<br />
igual a la suma dels extrems:<br />
a 1 + a n = a 2 + a n – 1 = …<br />
Efectivament:<br />
a 2 = a 1 + d ; a n – 1 = a n – d<br />
Per tant:<br />
a 2 + a n – 1 = a 1 + d + a n – d =<br />
= a 1 + a n<br />
De la mateixa manera:<br />
a 3 = a 1 + 2d ; a n – 2 = a n – 2d<br />
Així doncs:<br />
a 3 + a n – 2 = a 1 + 2d + a n – 2d =<br />
= a 1 + a n<br />
I anàlogament per a la resta<br />
de termes.
Suma dels n primers termes<br />
Ara deduirem una fórmula per a la suma S n dels n primers termes d'una<br />
progressió aritmètica. Podem escriure:<br />
S n = a 1 + a 2 + a 3 + … + a n – 2 + a n – 1 + a n<br />
S n = a n + a n – 1 + a n – 2 + … + a 3 + a 2 + a 1<br />
Sumant, i d'acord amb la propietat dels termes equidistants dels extrems,<br />
obtenim la fórmula següent:<br />
Aïllant S n, obtenim la fórmula per a la suma dels n primers termes d'una<br />
progressió aritmètica:<br />
EXEMPLE<br />
9<br />
Calcula la suma dels 20 primers termes de la progressió aritmètica amb<br />
a 1 = 5 i d = 9.<br />
La suma dels 20 primers termes és la següent:<br />
S 20 =<br />
Hem de calcular a 20. Per fer-ho, escrivim el terme general de la progressió<br />
i substituïm n per 20:<br />
a n = 5 + (n – 1) · 9 ) a 20 = 5 + (20 – 1) · 9 = 5 + 19 · 9 = 5 + 171 = 176<br />
Per tant:<br />
n vegades<br />
>= >=<br />
2S n = (a 1 + a an) n) + (a 1 + a an) n) + … + (a 1 + a an) n) + (a 1 + a an) n) = n · (a 1 + a an) n)<br />
ACTIVITATS<br />
Sn = n · (a1 + a<br />
S n)<br />
n =<br />
2<br />
n · (a1 + an) 2<br />
20 · (a 1 + a a20) 20)<br />
2<br />
>; >;<br />
20 · (5 + 176)<br />
S20 = = 1810<br />
2<br />
1. Identifica les progressions arit mètiques:<br />
a) 4, 10, 16, 22, … d) 40; 4; 0,4; 0,04; …<br />
b) –5, –2, 1, 4, … e) 21, 17, 13, 9, …<br />
c) 10; 8,5; 7; 5,5; … f) 2, –1, 2, –1, …<br />
2. En una progressió aritmètica, el primer terme és 8 i la<br />
diferència és – 3. Escriu el terme general i calcula a 11.<br />
3. En una progressió aritmètica, a 3 = 9 i a 6 = 21. Escriu el<br />
terme general i troba a 10 i a 15.<br />
4. Troba la suma dels 100 primers termes de la progressió<br />
aritmètica amb d = 5 i a 1 = – 430.<br />
5. Troba la suma dels 20 primers termes de la progressió<br />
aritmètica que té com a terme general a n = 6n – 4.<br />
6. En una progressió aritmètica, a 1 = 8 i la suma dels quinze<br />
primers termes és 435. Troba la diferència, escriu el<br />
terme general i calcula a 27.<br />
PENSA I RESPON<br />
Troba el nombre de cartes necessari<br />
per construir un castell de cartes<br />
del tipus representat a la figura,<br />
amb 5, 10 i 15 pisos.<br />
Quants pisos tindria un castell format<br />
per 975 cartes?<br />
7. Troba la suma dels 10 primers termes de la progressió<br />
aritmètica amb a 1 = 7 i d = 5.<br />
D. Progressions aritmètiques<br />
9<br />
© VICENS VIVES
10<br />
© VICENS VIVES<br />
Interpolació de mitjans aritmètics<br />
Interpolar n mitjans aritmètics consisteix a intercalar n nombres entre<br />
dos nombres p i q de manera que els n + 2 nombres formin una progressió<br />
aritmètica.<br />
Per interpolar mitjans aritmètics s'ha de calcular la diferència d de la progressió<br />
aritmètica.<br />
Fixa't que a 1 = p i a n + 2 = q. Si utilitzem la fórmula del terme general d'una<br />
progressió aritmètica i posem n + 2 en lloc de n, obtenim:<br />
a n + 2 = a 1 + [(n + 2) – 1] · d ) a n + 2 = a 1 + (n + 1) · d ) d =<br />
Si substituïm a 1 per p i a n + 2 per q, resulta:<br />
EXEMPLE 1<br />
Interpola 3 mitjans aritmètics entre 13 i 37.<br />
Apliquem directament la fórmula amb p = 13, q = 37 i n = 3:<br />
D. Progressions aritmètiques<br />
q – p 37 – 13 24<br />
d = = = = 6<br />
n + 1 3 + 1 4<br />
Per tant, els mitjans aritmètics buscats són 13 + 6 = 19, 19 + 6 = 25 i<br />
25 + 6 = 31.<br />
EXEMPLE 2<br />
d =<br />
En un cinema la distància entre la primera i l'última butaca de cada fila és de<br />
9 m. S'hi vol intercalar 14 butaques. Quina amplada ha de tenir cada butaca?<br />
Suposant que la primera butaca està a p = 0 m i l'última a q = 9 m:<br />
q – p 9 – 0 9<br />
d = = = = 0,6 m<br />
n + 1 14 + 1 15<br />
Per tant, l'amplada de cada butaca serà de 60 cm.<br />
ACTIVITATS<br />
q – p<br />
n + 1<br />
8. Interpola 5 mitjans aritmètics entre –5 i 14.<br />
1<br />
9. Interpola 6 mitjans aritmètics entre 1 i .<br />
2<br />
10. Si entre els nombres 15 i 23 s'interpolen 3 mitjans aritmètics,<br />
quina serà la diferència de la progressió?<br />
a n + 2 – a 1<br />
n + 1<br />
11. Dos xiprers estan a una distància de 108 m. En línia<br />
recta amb ells s'hi volen intercalar cinc pins de manera<br />
que cada arbre quedi a la mateixa distància dels arbres<br />
contigus. A quina distància del primer xiprer s'han de<br />
plantar els pins?<br />
Els nombres que s'intercalen<br />
entre els extrems s'anomenen<br />
mitjans aritmètics o mitjans diferencials.
E. PROGRESSIONS GEOMÈTRIQUES<br />
Una progressió geomètrica és una successió en la qual cada terme<br />
s'obté multiplicant per un nombre fix, anomenat raó, el terme anterior.<br />
Per exemple, són progressions geomètriques les següents:<br />
• 6, 18, 54, 162, … cada terme s'obté multiplicant per 3 l'anterior.<br />
• 64, 32, 16, 8, 4, … cada terme s'obté multiplicant per 0,5 l'anterior.<br />
• 0,1; 0,01; 0,001; … cada terme s'obté multiplicant per 0,1 l'anterior.<br />
Fixa't que en els exemples anteriors cada terme s'obté multiplicant el terme<br />
anterior per un nombre fix. Si denotem aquest nombre amb r, a les progressions<br />
geomètriques es verifica:<br />
Terme general<br />
a n = a n – 1 · r, per a n . 1<br />
A partir de la fórmula anterior en podem trobar una altra de més pràctica.<br />
Donant valors a n a partir de 2, s'obté el següent:<br />
Per a n = 2 a 2 = a 1 · r<br />
Per a n = 3 a 3 = a 2 · r = (a 1 · r) · r = a 1 · r 2<br />
Per a n = 4 a 4 = a 3 · r = (a 1 · r 2 ) · r = a 1 · r 3<br />
Per a n = 5 a 5 = a 4 · r = (a 1 · r 3 ) · r = a 1 · r 4<br />
…………… ……………………………………<br />
Per tant, el terme general d'una progressió geomètrica de primer terme a 1 i<br />
raó r és:<br />
EXEMPLE<br />
a n = a 1 · r<br />
1<br />
Troba el terme general an d'una progressió geomètrica de raó i que té<br />
2<br />
com a primer terme a 1 = 32. A continuació, calcula el setè terme.<br />
Substituint les dades a la fórmula anterior, obtenim el terme general:<br />
n – 1<br />
1<br />
an = 32 · 1 2<br />
Per trobar directament el setè terme, substituïm n per 7:<br />
1<br />
2<br />
a 7 = 32 · 1 2 7 – 1<br />
n –1<br />
2<br />
= 32 · = 1 1 1<br />
64 2<br />
El creixement teòric de les poblacions<br />
es pot aproximar per mitjà<br />
de progressions geomètriques.<br />
Termes equidistants<br />
dels extrems<br />
Si prenem n termes, a 1, a 2, a 3,<br />
..., a n – 2, a n – 1, a n, d'una progressió<br />
geomètrica amb raó r,<br />
el producte dels termes equidistants<br />
dels extrems és igual<br />
al producte dels extrems:<br />
a 1 · a n = a 2 · a n – 1 = ...<br />
Efectivament:<br />
a n<br />
a 2 = a 1 · r ; a n – 1 = — r<br />
Per tant:<br />
an a2 · an – 1 = a1 · r · — = a1 · an r<br />
De la mateixa manera:<br />
a n<br />
a 3 = a 1 · r 2 ; a n – 2 = — r 2<br />
Així doncs:<br />
an a3 · an – 2 = a1 · r 2 · — = a1 · an r 2<br />
I anàlogament per a la resta<br />
de termes.<br />
E. Progressions geomètriques<br />
11<br />
© VICENS VIVES
12<br />
© VICENS VIVES<br />
Suma dels n primers termes<br />
Ara deduirem una fórmula per a la suma S n dels n primers termes d'una<br />
progressió geomètrica de raó r:<br />
E. Progressions geomètriques<br />
S n = a 1 + a 2 + a 3 + … + a n– 2 + a n– 1 + a n<br />
Multipliquem tots dos membres de la igualtat per la raó r. Obtenim:<br />
S n r = a 1 r + a 2 r + … + a n – 2 r + a n – 1 r + a n r =<br />
= a 2 + a 3 + … + a n – 1 + a n + a n r<br />
Restant aquesta última igualtat de l'anterior, obtenim el següent:<br />
S n – S n r = a 1 + a 2 + … + a n – 1 + a n – a 2 – a 3 – … – a n – 1 – a n – a n r )<br />
) S n (1 – r) = a 1 – a n r )<br />
Com que a n = a 1 r n –1 , substituint a la fórmula anterior obtenim una altra expressió<br />
de la suma dels n primers termes d'una progressió geomètrica:<br />
EXEMPLE<br />
)<br />
Calcula la suma dels 10 primers termes de la progressió geomètrica amb<br />
a 1 = 5 i r = 2.<br />
La suma dels 10 primers termes és la següent:<br />
Suma dels infinits termes<br />
S10 = = 5115<br />
1 – 2<br />
Si la raó r verifica que –1 , r , 1, el valor r n s'aproxima cada vegada més a<br />
zero quan n creix. Per tant, es compleix el següent:<br />
La suma dels infinits termes d'una progressió geomètrica la raó r de la<br />
qual verifica –1 , r , 1 és:<br />
EXEMPLE<br />
Sn = a1 – a1 r n<br />
Sn =<br />
1 – r<br />
a1 – a1 r n<br />
1 – r<br />
5 · (1 – 2 10 5 · (1 – 2 ) 10 )<br />
S` = a1 S` = a1 1 – r<br />
Sn = a1 · (1 – r n )<br />
Sn =<br />
1 – r<br />
a1 · (1 – r n )<br />
1 – r<br />
Calcula la suma dels infinits termes de la progressió geomètrica amb a 1 = 12<br />
i r = 0,6.<br />
12 12<br />
S` = = = 30<br />
1 – 0,6 0,4<br />
Sn = a1 – an r<br />
Sn =<br />
1 – r<br />
a1 – an r<br />
1 – r<br />
Producte dels n primers<br />
termes<br />
El producte P n dels n primers<br />
termes d'una progressió geo -<br />
mètrica és:<br />
P n = 6œ w(a 1 · a n) n<br />
El signe de l'arrel depèn de si<br />
al producte hi ha un nombre<br />
parell de factors negatius (signe<br />
+) o un nombre imparell<br />
(signe –). Si tots els factors són<br />
positius, el signe de l'arrel és<br />
positiu.<br />
ACTIVITATS<br />
1. Quines de les següents<br />
successions són progres-<br />
sions geomètriques?<br />
a) 2, 6, 10, 14, …<br />
b) – 3, 6, –12, 24, …<br />
1<br />
c) 25, 5, 1, , …<br />
5<br />
d) 9; 0,9; 0,09; 0,009; …<br />
2. En una progressió geomètrica,<br />
el primer terme és<br />
1<br />
12 i la raó és . Escriu el<br />
2<br />
terme general i calcula a 3<br />
i a 5.<br />
3. Troba la suma dels sis<br />
primers termes de la pro-<br />
gressió geomètrica de raó<br />
2 i primer terme 4.<br />
4. Troba la suma dels infinits<br />
termes de la progres-<br />
sió geomètrica de primer<br />
1<br />
terme 8 i ra ó .<br />
2
Interpolació de mitjans geomètrics<br />
Interpolar n mitjans geomètrics consisteix a intercalar n nombres entre<br />
dos nombres p i q de manera que els n + 2 nombres formin una progressió<br />
geomètrica.<br />
Per interpolar mitjans geomètrics s'ha de calcular la raó r de la progressió<br />
geomètrica.<br />
Fixa't que a 1 = p i a n + 2 = q. Si utilitzem la fórmula del terme general d'una<br />
progressió geomètrica i posem n + 2 en lloc de n, obtenim:<br />
an + 2 = a1 · r (n + 2) – 1 = a1 · r n + 1 ) r n + 1 n + 1<br />
= ) r = œ w<br />
a n + 2<br />
a n + 2<br />
a 1<br />
a 1<br />
Si substituïm a 1 per p i a n + 2 per q resulta:<br />
EXEMPLE 1<br />
Interpola 4 mitjans geomètrics entre 3 i 9375.<br />
La progressió geomètrica tindrà 4 + 2 termes. Calculem la raó r utilitzant<br />
la fórmula anterior:<br />
n + 1<br />
r = œ w q<br />
=<br />
p<br />
Els termes de la progressió són:<br />
4 + 1<br />
œ w = 5 9375<br />
3<br />
œw3125 = 5<br />
œw5 5 = 5<br />
3 ; 3 · 5 = 15 ; 15 · 5 = 75 ; 75 · 5 = 375 ; 375 · 5 = 1875 ; 1875 · 5 = 9375<br />
Per tant, els mitjans geomètrics interpolats són 15, 75, 375 i 1 875.<br />
EXEMPLE 2<br />
27<br />
Interpola 4 mitjans geomètrics entre œw3 i .<br />
32<br />
Com en l'exemple anterior, la progressió geomètrica tindrà 4 + 2 termes.<br />
Calculem la raó r:<br />
n + 1<br />
r = œ w q<br />
=<br />
p<br />
Els termes de la progressió són:<br />
n + 1<br />
r = œ wq q<br />
p<br />
4 œ+ 1<br />
27<br />
32<br />
œw3<br />
ß =<br />
œw3<br />
2<br />
œw3<br />
3<br />
3<br />
œw3<br />
3œw3<br />
3œw3<br />
œw3<br />
9<br />
œw3 ; œw3 · = ; · = ; · = ;<br />
2 2<br />
2<br />
2 4 4 2 8<br />
9<br />
8<br />
œw3<br />
9œw3<br />
· =<br />
2 16<br />
9œw3<br />
œw3<br />
27<br />
; · =<br />
16 2 32<br />
3<br />
3œw3<br />
9<br />
Per tant, els mitjans geomètrics interpolats són , ,<br />
2<br />
4 8<br />
9œw3<br />
i .<br />
16<br />
Els nombres que s'intercalen entre<br />
els extrems s'anomenen mitjans<br />
geomètrics o mitjans proporcionals.<br />
ACTIVITATS<br />
5. Interpola tres mitjans<br />
geomètrics entre 8 i 10 368.<br />
6. Interpola quatre mitjans<br />
1<br />
geomètrics entre i – 16.<br />
2<br />
7. Interpola sis mitjans geo -<br />
mètrics entre œw5 i 625.<br />
8. Una empresa cobra<br />
10 ? per excavar el primer<br />
metre de túnel. Per cadas-<br />
cun dels següents metres<br />
de túnel excavats, cobra el<br />
preu del metre anterior mul-<br />
tiplicat per un factor cons-<br />
tant. Per l'onzè metre exca-<br />
vat ha cobrat 1 729,95 ?.<br />
Determina quant s'ha pa-<br />
gat per cadascun dels me-<br />
tres intermedis.<br />
E. Progressions geomètriques<br />
13<br />
© VICENS VIVES
14<br />
© VICENS VIVES<br />
F. SUCCESSIONS MONÒTONES I SUCCESSIONS FITADES<br />
Successions monòtones<br />
Una successió (a n) n) és creixent si cada terme és més petit o igual que el<br />
següent:<br />
Anàlogament, diem que una successió és decreixent si cada terme és més<br />
gran o igual que el següent:<br />
a 1 $ a 2 $ a 3 $ … $ a n $ a n + 1 $ …<br />
Si les desigualtats són estrictes parlem de successions estrictament creixents<br />
o estrictament decreixents.<br />
En tots aquests casos diem que la successió és monòtona.<br />
La representació gràfica d'una successió ens ajuda a veure quina n'és la ten -<br />
dència.<br />
Successions fitades<br />
Una successió (a n) n) està fitada superiorment si existeix un nombre real<br />
M tal que, per a tot n, es compleix que a n # M. Diem que el nombre M<br />
és una fita superior de la successió.<br />
Per exemple, a la successió representada al marge, per a tot n es verifica que<br />
a n # 5. Per tant, la successió està fitada superiorment i 5 és una fita superior.<br />
Una successió (a n) n) està fitada inferiorment si existeix un nombre real M<br />
tal que, per a tot n, es compleix que a n $ M. Diem que el nombre M és<br />
una fita inferior de la successió.<br />
Per exemple, a la successió representada al marge, per a tot n es verifica que<br />
a n $ 1. Per tant, la successió està fitada inferiorment i 1 és una fita inferior.<br />
Ara ja podem definir successió fitada:<br />
a 1 # a 2 # a 3 # … # a n # a n + 1 # …<br />
Una successió és fitada si està fitada superiorment i inferiorment.<br />
En aquest cas, existeix un nombre real M tal que, per a tot n, es compleix<br />
que |a n| # M.<br />
Per exemple, la successió del marge està fitada. Una fita superior és 10 i una<br />
fita inferior és 0. Es compleix que, per a tot n, |a n| # 10.<br />
F. Successions monòtones i successions fitades<br />
10<br />
5<br />
0 5 10<br />
Successió creixent.<br />
10<br />
5<br />
a n<br />
Successió decreixent.<br />
10<br />
0 5 10<br />
5<br />
a n<br />
Successió fitada superiorment.<br />
10<br />
5<br />
a n<br />
0 5 10<br />
Successió fitada inferiorment.<br />
10<br />
0 5 10<br />
5<br />
a n<br />
a n<br />
0 5 10<br />
Successió fitada.<br />
n<br />
n<br />
n<br />
n<br />
n
G. LÍMIT D'UNA SUCCESSIÓ<br />
Successions amb límit finit<br />
El nombre real L és el límit d'una successió (a n) n) si a n s'aproxima cada<br />
vegada més a L a mesura que n pren valors cada vegada més grans.<br />
S'escriu:<br />
És a dir, si L és el límit de (a n), la diferència |a n – L| s'aproxima a 0 tant com<br />
es vulgui, prenent n prou gran.<br />
4n – 2<br />
Considera, per exemple, la successió an = .<br />
n + 1<br />
4 · 1 – 2 2<br />
Per a n = 1, obtenim a1 = = = 1.<br />
1 + 1 2<br />
Si procedim anàlogament, obtenim:<br />
a 100 = 3,94... ; a 1 000 = 3,994... ; a 10 000 = 3,999...<br />
Fixa't que, a mesura que augmenta el valor de n, els valors de a n s'aproxi-<br />
men cada vegada més a 4. Diem que 4 és el límit de la successió a n =<br />
i escrivim:<br />
Successió convergent<br />
lim an = 4<br />
n ! `<br />
Una successió (a n) n) és convergent si té com a límit un nombre real L.<br />
4n – 2<br />
Per exemple, la successió an = és convergent, perquè té com a límit el<br />
n + 1<br />
nombre 4.<br />
Unicitat del límit d'una successió<br />
lim a n = L<br />
n ! `<br />
El límit d'una successió, si existeix, és únic.<br />
4n – 2<br />
n + 1<br />
Efectivament, suposem que la successió (a n) té dos límits diferents, L 1 i L 2,<br />
amb L 1 , L 2.<br />
A partir d'algun valor de n s'hauria de verificar que a n pertany a un entorn<br />
de centre L 1 i a un entorn de centre L 2 tan petits com es vulgui, cosa que és<br />
contradictòria.<br />
Per tant, L 1 i L 2 no poden ser diferents. Així doncs, el límit de a n, si existeix,<br />
és únic.<br />
Èudox i el límit<br />
Per determinar les àrees o els<br />
volums de figures curvilínies,<br />
els matemàtics grecs inscrivien<br />
i circumscrivien figures<br />
rectilínies i multiplicaven el<br />
nombre de costats o de cares<br />
indefinidament per aproximar<br />
cada vegada més la figura rec -<br />
tilínia a la curvilínia.<br />
Tanmateix, fins a Èudox de<br />
Cnidos (aproximadament 408-<br />
355 a.C.) no sabien com tancar<br />
el raonament.<br />
Èudox introdueix el concepte<br />
de tan petit com es vulgui, que<br />
equival al modern pas al límit.<br />
Gràficament, que la successió<br />
sigui convergent de límit L, significa<br />
que, per a qualsevol valor<br />
de ´ . 0, hi ha un terme de la<br />
successió a partir del qual tots<br />
estan a la franja (L – ´, L + ´).<br />
L + ´<br />
L<br />
L – ´<br />
a n<br />
G. Límit d'una successió<br />
n<br />
15<br />
© VICENS VIVES
16<br />
© VICENS VIVES<br />
Successions amb límit infinit<br />
Si una successió (a (an) n) pot prendre valors tan grans com es vulgui prenent<br />
n prou gran, diem que té límit més infinit, i escrivim en aquest<br />
cas:<br />
n<br />
n<br />
0 5 10<br />
Per exemple, la successió an = té límit +`, perquè per a qualsevol nombre<br />
2 n<br />
La successió a n = – té límit +`.<br />
2<br />
positiu M, es verifica que an . M, a partir d'un cert valor de n.<br />
Si una successió (a (an) n) pot prendre valors tan petits com es vulgui prenent<br />
n prou gran, diem que té límit menys infinit, i escrivim en aquest<br />
cas:<br />
n<br />
Per exemple, la successió an = – té límit –`, perquè per a qualsevol nom-<br />
2<br />
bre negatiu M, es verifica que a n , M, a partir d'un cert valor de n.<br />
Successió divergent<br />
Una successió (a (an) n) és divergent si es compleix que lim<br />
lim a n = –`.<br />
n ! `<br />
Successions oscil·lants<br />
Les successions que no tenen límit s’anomenen successions oscil·lants. Poden<br />
donar-se dos casos:<br />
• Si la successió no té límit i és fitada, aleshores la successió té oscil·lació<br />
finita. Per exemple, la successió 1, –1, 1, –1, 1, –1, … és oscil·lant amb<br />
oscil·lació finita (gràfic inferior esquerre).<br />
• Si la successió no té límit i no és fitada, aleshores la successió té os -<br />
cil·la ció infinita. Per exemple, la successió 1, –1, 2, –2, 3, –3, … és<br />
oscil·lant amb oscil·lació infinita (gràfic inferior dret).<br />
1<br />
0<br />
–1<br />
a n<br />
5 10 15<br />
G. Límit d'una successió<br />
lim a n = +` +`<br />
n ! `<br />
lim a n = –` –`<br />
n ! `<br />
n<br />
5<br />
1<br />
–1 1 5<br />
–5<br />
a n<br />
a<br />
n ! `<br />
n = +`, o bé,<br />
n ! `<br />
n = +`, o bé,<br />
n<br />
10<br />
8<br />
6<br />
4<br />
2<br />
–8<br />
a n<br />
a n<br />
0<br />
–2<br />
5 10<br />
–4<br />
–6<br />
–10<br />
n<br />
La successió a n = – – té límit –`.<br />
2<br />
n
Propietats de les successions monòtones i fitades<br />
Qualsevol successió monòtona creixent i fitada té límit, que és la més<br />
petita de les seves fites superiors.<br />
En efecte, suposem que L és la més petita de les fites superiors de la successió<br />
(a n).<br />
Considerem un entorn qualsevol (L – ´, L + ´) de centre L, on ´ . 0 és tan<br />
petit com vulguem.<br />
Aleshores, hi ha d'haver algun terme de la successió, per exemple a h, que verifiqui<br />
L – ´ , a h , L, perquè, si no, L – ´ seria fita superior i, per tant, L no<br />
seria la més petita de les fites superiors.<br />
En conseqüència, el terme a h pertany a l'entorn (L – ´, L + ´). Com que la<br />
successió (a n) és creixent, els termes següents, a h + 1, a h + 2, a h + 3, …, també<br />
pertanyen a l'entorn (L – ´, L + ´).<br />
Per tant, L és el límit de la successió (a n).<br />
De la mateixa manera, es pot veure que:<br />
Qualsevol successió monòtona decreixent i fitada té límit, que és la més<br />
gran de les seves fites inferiors.<br />
ACTIVITATS<br />
1. Quines de les successions següents són convergents?<br />
Quin n'és el límit?<br />
n + 5<br />
–3n + 1<br />
a) an = d) an =<br />
n n<br />
2<br />
n + 5<br />
–3n + 1<br />
n n<br />
2<br />
n<br />
b) an = e) an =<br />
n 2 4n – 2<br />
n<br />
n + 1<br />
n + 1<br />
2 4n – 2<br />
n + 1<br />
+ 1<br />
n + 2<br />
c) an = f) an =<br />
n<br />
2. Esbrina quina és la diferència entre el límit de la suc-<br />
3n + 1<br />
cessió an = i el valor de a10 000.<br />
n + 1<br />
3. Troba el valor absolut de la diferència entre el límit de<br />
n<br />
la successió an = i el valor del terme a100. 2 n + 4<br />
2 + 4<br />
4. Representa gràficament la successió 1, –2, 3, –4, 5, … i<br />
explica si té límit. Quin nom reben aquest tipus de suc-<br />
cessions?<br />
–n 2<br />
–n 2<br />
n 2<br />
n 2<br />
n + 2<br />
5. Representa gràficament els deu primers termes de la<br />
successió a n = 3n – 7 i raona si és convergent o diver-<br />
gent.<br />
6. Representa gràficament la successió a n = (–1) n · 1 2 n<br />
digues de quin tipus és. Té límit?<br />
7. Escriu tres successions d'oscil·lació finita.<br />
8. Escriu tres successions d'oscil·lació infinita.<br />
9. La successió 3, 3, 3, 3, … és constant. Té límit? En cas<br />
afirmatiu, quin és?<br />
10. Posa un exemple:<br />
a) D'una successió monòtona fitada superiorment i el<br />
límit de la qual no sigui el valor d'un terme de la<br />
successió.<br />
b) D'una successió el límit de la qual coincideixi amb el<br />
valor d'algun terme de la successió.<br />
Successió de Fibonacci<br />
L'any 1202, Leonardo de Pisa,<br />
conegut com a Fibonacci, va<br />
publicar l'obra més important<br />
de l'àlgebra medieval, el Liber<br />
abbaci.<br />
En aquest llibre, que tracta<br />
principalment de matemàtica<br />
comercial, es planteja un problema<br />
que dóna lloc a la successió<br />
que duu el seu nom.<br />
Segell de Dominica que commemora<br />
el 800 aniversari de la<br />
publicació del Liber abbaci.<br />
1<br />
2<br />
G. Límit d'una successió<br />
i<br />
17<br />
© VICENS VIVES
18<br />
© VICENS VIVES<br />
H. GRÀFIQUES DE FUNCIONS EXPONENCIALS I LOGARÍTMIQUES<br />
8<br />
Per fer l'estudi i representació gràfica de funcions exponencials i logarítmi-<br />
ques, seguim els passos habituals de l'estudi i representació gràfica de fun-<br />
cions: domini, punts de tall amb els eixos, continuïtat, asímptotes i branques<br />
infinites, creixement i decreixement i màxims i mínims relatius.<br />
Vegem-ne un parell d'exemples:<br />
EXEMPLE 1<br />
Estudia i representa gràficament la funció f (x) = e – x – e x .<br />
• Dom (f ) = lR, perquè les funcions exponencials f 1 (x) = e – x i f 2 (x) = – e x<br />
tenen domini lR, per tant, la seva suma també.<br />
• L'únic punt de tall amb els eixos és (0, 0).<br />
• És simètrica respecte de l’origen, perquè f (– x) = e x – e –x = – f (x).<br />
• No és periòdica.<br />
• És una funció contínua en lR perquè f 1 (x) = e – x i f 2 (x) = – e x ho són, per<br />
tant, la seva suma també.<br />
• No té asímptotes.<br />
La funció té una branca infinita quan x ! +`, perquè es verifica que<br />
f (x) = (e – x – e x ) = (– e x lim lim<br />
lim ) = –`.<br />
x ! +` +`<br />
Anàlogament, la funció f té una branca infinita quan x ! –`, perquè<br />
f (x) = (e – x – e x ) = e – x lim lim<br />
lim = +`.<br />
x ! –` –`<br />
• f 9(x) = – e – x – e x ; f 9(x) = 0 ) –e – x – e x = 0<br />
Aquesta equació no té solució, perquè – e – x – e x = –(e – x + e x ) , 0 per a<br />
tot x real, perquè e x . 0 i e – x . 0, per a tot valor real de x. Per tant, no<br />
hi ha màxims ni mínims relatius.<br />
Com que f 9(x) , 0 per a tot x real, la funció f és decreixent en lR.<br />
Tenint en compte les característiques estudiades, dibuixem la gràfica de<br />
la funció:<br />
x ! +` +`<br />
x ! –` –`<br />
x ! +` +`<br />
x ! –` –`<br />
H. Gràfiques de funcions exponencials i logarítmiques<br />
Y<br />
1<br />
0 1<br />
X<br />
RECORDA<br />
Les característiques de la funció<br />
exponencial f (x) = a x , amb a . 0 i<br />
a fi 1 són:<br />
• Dom (f ) = lR.<br />
• Im (f ) = (0, +1).<br />
• La seva gràfica passa per (0, 1).<br />
• És contínua en el seu domini.<br />
• y = 0 és asímptota horitzontal.<br />
• És creixent si a . 1 i decreixent<br />
si 0 , a , 1.<br />
f(x) = ( 1 –– 2 )<br />
–3 –2 –1 0<br />
–1<br />
1 2<br />
Y<br />
4<br />
3<br />
x f(x) = 2x<br />
2<br />
1<br />
X
EXEMPLE 2<br />
Estudia i representa gràficament la funció f (x) = ln (x 2 + 1).<br />
• Dom (f ) = lR, perquè x 2 + 1 . 0 per a tot x [ lR.<br />
• Im (f ) = [0, +`), perquè com que x 2 + 1 $ 1 és per a tot x [ lR, es verifica<br />
que f (x) = ln (x 2 + 1) $ ln 1 = 0.<br />
• La funció f talla els eixos de coordenades en el punt (0, 0).<br />
• És simètrica respecte de l'eix d'ordenades, perquè f (–x) = ln [(– x) 2 + 1] =<br />
= ln (x 2 + 1) = f (x).<br />
• La funció no és periòdica.<br />
• És contínua en el seu domini.<br />
• No té asímptotes. La funció té dues branques infinites perquè es verifica<br />
que lim f (x) = lim f (x) = +`.<br />
x ! –` –`<br />
x ! +` +`<br />
2x<br />
• f 9(x) = ; f 9(x) = 0 ) = 0 ) 2x = 0 ) x = 0<br />
x 2 2x<br />
x + 1<br />
2 2x<br />
x + 1<br />
2 2x<br />
+ 1<br />
x 2 + 1<br />
Per a x = 0, f (0) = 0. Per tant, el punt (0, 0) és un mínim relatiu.<br />
Tenint en compte les característiques estudiades, dibuixem la gràfica:<br />
ACTIVITATS<br />
1. Sigui f(x) = x 2 · e x .<br />
Y<br />
1<br />
0<br />
(–`, 0) (0, +`)<br />
signe de f 9(x) – +<br />
f (x) és: decreixent creixent<br />
a) Troba'n el domini, els punts de tall amb els eixos i les<br />
asímptotes.<br />
b) Determina'n els intervals de creixement i decreixe-<br />
ment i els extrems relatius.<br />
c) Esbossa la gràfica de la funció.<br />
1<br />
X<br />
2. Sigui f (x) = ln (5 – x 2 ).<br />
RECORDA<br />
Les característiques de la funció<br />
logarítmica f (x) = log a x, amb a . 0<br />
i a fi 1, són:<br />
• Dom (f ) = (0, +1).<br />
• Im (f ) = lR.<br />
• La seva gràfica passa per (1, 0).<br />
• És contínua en el seu domini.<br />
• x = 0 és una asímptota vertical<br />
de la funció.<br />
• És creixent si a . 1 i decreixent<br />
si 0 , a , 1.<br />
Y<br />
3<br />
2<br />
1<br />
0<br />
–1<br />
–2<br />
f(x) = log x<br />
f(x) = log 2 x<br />
1 2 3 4 5<br />
a) Troba'n el domini i estudia'n les simetries i els talls<br />
amb els eixos.<br />
b) Determina'n els intervals de creixement i decreixe-<br />
ment i els extrems relatius.<br />
c) Representa la gràfica de la funció.<br />
H. Gràfiques de funcions exponencials i logarítmiques<br />
1<br />
2<br />
X<br />
19<br />
© VICENS VIVES
20<br />
© VICENS VIVES<br />
I. QUARTILS I CENTILS<br />
Els quartils i els centils són mesures de posició no central.<br />
Ja has vist que la mediana és, després d'ordenar les dades en sentit creixent,<br />
el valor de la variable que ocupa la posició central, si el nombre de dades és<br />
senar, o la mitjana aritmètica de les dues centrals, si és parell.<br />
De manera semblant, podem considerar valors que divideixin la distribució<br />
en quatre parts iguals. Aquests valors reben el nom de quartils i es representen<br />
per Q 1, Q 2 i Q 3.<br />
El càlcul dels quartils és semblant al de la mediana. Si disposem d'una taula<br />
de freqüències, procedim així:<br />
–<br />
xn<br />
Calculem<br />
4<br />
, amb x = 1 per a Q1, x = 2 per a Q2 = Me i x = 3 per a Q3, i<br />
sent n el nombre total de dades.<br />
– Si coincideix amb alguna freqüència absoluta acumulada, el quartil que<br />
busquem és la mitjana aritmètica entre la dada a la qual correspon<br />
aquesta freqüència i la següent de la taula.<br />
– Si no coincideix amb cap freqüència absoluta acumulada, és la primera<br />
dada que té més gran la freqüència absoluta acumulada.<br />
Si en comptes de dividir el nombre de dades en quatre parts iguals es divideix<br />
en 100, s'obtenen els centils o percentils. Es representen per Pk, k = 1, 2, ...,<br />
kn<br />
xn<br />
99, i el seu càlcul és com el dels quartils però partint de en lloc de .<br />
100<br />
4<br />
EXEMPLE<br />
Calcula els quartils en aquesta taula de distribució de freqüències:<br />
n 111<br />
Per trobar el primer quartil, calculem = = 27,75. La primera<br />
4 4<br />
freqüència acumulada més gran que 27,75 és 33, que correspon al valor 4.<br />
Per tant, Q1 = 4.<br />
2n 3n<br />
Anàlogament, per trobar Q2 i Q3 calculem = 55,5 i = 83,25.<br />
4<br />
4<br />
La primera freqüència acumulada més gran que 55,5 és 83, que correspon<br />
al valor 6. Per tant, Q2 = Me = 6. La primera freqüència acumulada més<br />
gran que 83,25 és 98, que correspon al valor 7. Per tant, Q3 = 7.<br />
I. Quartils i centils<br />
x ii ii n i N i<br />
3 15 15<br />
4 18 33<br />
5 22 55<br />
6 28 83<br />
7 15 98<br />
8 13 111<br />
Decils<br />
Si dividim el nombre n de dades<br />
en quatre parts iguals,<br />
obtenim els quartils. Si el dividim<br />
en 100 parts iguals, s'obtenen<br />
els centils.<br />
De la mateixa manera, si n es<br />
divideix en 10 parts iguals s'obtenen<br />
els decils.<br />
ACTIVITATS<br />
1. Els pesos dels nadons<br />
durant un mes en un hos-<br />
pital han estat registrats en<br />
la taula següent:<br />
pes<br />
(kg)<br />
a) Calcula'n la mitjana i la<br />
moda. Quina mesura de po-<br />
sició central és més repre-<br />
sentativa en aquest cas?<br />
b) Calcula'n els quartils.<br />
c) Calcula P 19 i P 70.<br />
nombre de<br />
nadons<br />
[2,5, 3,0] 17<br />
(3,0, 3,5] 36<br />
(3,5, 4,0] 30<br />
(4,0, 4,5] 34<br />
(4,5, 5,0] 15