Giải bài 49 trang 124 - SGK Đại số và Giải tích lớp 11 nâng cao
Cho dãy hình vuông \(H_1, H_2, …, H_n, …\) Với mỗi số nguyên dương \(n\), gọi \(u_n, p_n\) và \(S_n\) lần lượt là độ dài cạnh, chu vi và diện tích của hình vuông \(H_n\).
a) Giả sử dãy số (\(u_n\)) là cấp số cộng với công sai khác 0. Hỏi khi đó các dãy số (\(p_n\)) và (\(S_n\)) có phải là cấp số cộng hay không? Vì sao?
b) Giả sử dãy số (\(u_n\)) là một cấp số nhân với công bội dương. Hỏi khi đó các dãy số (\(p_n\)) và (\(S_n\)) có phải là cấp số nhân hay không? Vì sao?
Theo giả thiết ta có:
\({{p}_{n}}=4{{u}_{n}},{{S}_{n}}=u_{n}^{2}\) với mọi \(n \in \mathbb N^*\)
a)
Gọi d là công sai của cấp số cộng \( (u_n) d\ne 0.\)
Khi đó, với mọi \(n \in \mathbb N^*\)
\({{p}_{n+1}}-{{p}_{n}}=4{{u}_{n+1}}-4{{u}_{n}}=4\left( {{u}_{n+1}}-{{u}_{n}} \right)=4d\)
Vậy (\(p_n\)) là cấp số cộng với công sai là \(4d\)
\({{S}_{n+1}}-{{S}_{n}}=u_{n+1}^{2}-u_{n}^{2}=\left( {{u}_{n+1}}-{{u}_{n}} \right)\left( {{u}_{n+1}}+{{u}_{n}} \right)=d\left( {{u}_{n+1}}-{{u}_{n}} \right) \)
Vậy (\(S_n\)) không là cấp số cộng
b)
Gọi q là công bội của cấp số nhân (\(u_n\)) (\(q\ne 1\))
Khi đó, với mọi \(n\in \mathbb N^*\) ta có:
\(\dfrac{{{p}_{n+1}}}{{{p}_{n}}}=\dfrac{4{{u}_{n+1}}}{4{{u}_{n}}}=q\) không đổi.
Nên (\(p_n\)) là cấp số nhân có công bội bằng \(q\)
\(\dfrac{{{S}_{n+1}}}{{{S}_{n}}}=\dfrac{u_{n+1}^{2}}{u_{n}^{2}}={{\left( \dfrac{{{\mathsf{u}}_{n+1}}}{{{u}_{n}}} \right)}^{2}}={{p}^{2}} \)
Vậy (\(S_n\)) là cấp số nhân với công bội bằng \(p^2\)