Toán 11 Ôn tập chương 3 Dãy số, Cấp số cộng và Cấp số nhân

Ví dụ 1: 

Chứng minh rằng với mọi số tự nhiên \(n \ge 1\), ta luôn có:

a) \({1^2} + {2^2} + ... + {(n - 1)^2} + {n^2} = \frac{{n(n + 1)(2n + 1)}}{6}\)   

b) \(\frac{1}{3} + \frac{2}{{{3^2}}} + ... + \frac{n}{{{3^n}}} = \frac{3}{4} - \frac{{2n + 3}}{{{{4.3}^n}}}\)

Hướng dẫn giải:

a) Bước 1: Với \(n = 1\) ta có:

\(VT = {1^2} = 1,{\rm{ }}VP = \frac{{1(1 + 1)(2.1 + 1)}}{6} = 1 \Rightarrow VT = VP\)

\( \Rightarrow \) đẳng thức cho đúng với \(n = 1\).

Bước 2: Giả sử đẳng thức cho  đúng với \(n = k \ge 1\), tức là:

\({1^2} + {2^2} + ... + {(k - 1)^2} + {k^2} = \frac{{k(k + 1)(2k + 1)}}{6}\)   (1)

Ta sẽ chứng minh đẳng thức cho đúng với \(n = k + 1\), tức là cần chứng minh:

\({1^2} + {2^2} + ... + {(k - 1)^2} + {k^2} + {(k + 1)^2} = \frac{{(k + 1)(k + 1)(2k + 3)}}{6}\)  (2).

Thật vây:

\(VT(2) = \left[ {{1^2} + {2^2} + ... + {k^2}} \right] + {(k + 1)^2}\)\(\mathop  = \limits^{{\rm{do }}(1)} \frac{{k(k + 1)(2k + 1)}}{6} + {(k + 1)^2}\)

                \( = (k + 1)\left[ {\frac{{2{k^2} + k}}{6} + k + 1} \right] = \frac{{(k + 1)(2{k^2} + 7k + 6)}}{6}\)

               \( = \frac{{(k + 1)(k + 2)(2k + 3)}}{6} = VP(2)\)

\( \Rightarrow (2)\) đúng \( \Rightarrow \)đẳng thức cho  đúng với mọi \(n \ge 1\).

b) * Với \(n = 1\) ta có \(VT = 1 = VP \Rightarrow \) đẳng thức cho đúng với \(n = 1\)

* Giả sử đẳng thức cho đúng với \(n = k \ge 1\), tức là:\(\frac{1}{3} + \frac{2}{{{3^2}}} + ... + \frac{k}{{{3^k}}} = \frac{3}{4} - \frac{{2k + 3}}{{{{4.3}^k}}}\)   (1)

Ta sẽ chứng minh đẳng thức cho  đúng với \(n = k + 1\), tức là cần chứng minh

\(\frac{1}{3} + \frac{2}{{{3^2}}} + ... + \frac{k}{{{3^k}}} + \frac{{k + 1}}{{{3^{k + 1}}}} = \frac{3}{4} - \frac{{2k + 5}}{{{{4.3}^{k + 1}}}}\)    (2).

Thật vậy:\(VT(2) = \frac{3}{4} - \frac{{2k + 3}}{{{{4.3}^k}}} + \frac{{k + 1}}{{{3^{k + 1}}}} = \frac{3}{4} - \frac{{2k + 5}}{{{{4.3}^{k + 1}}}} = VP(2)\)

\( \Rightarrow (2)\) đúng \( \Rightarrow \) đẳng thức cho đúng.

Ví dụ 2:

Cho dãy số \(({u_n}):\left\{ \begin{array}{l}{u_1} = 1,{u_2} = 2\\{u_{n + 1}} = \sqrt {{u_n}}  + \sqrt {{u_{n - 1}}} {\rm{ }}\forall n \ge 2\end{array} \right.\). Chứng minh rằng dãy \(({u_n})\) là dãy tăng và bị chặn.

Hướng dẫn giải:

Ta chứng minh dãy \(({u_n})\) là dãy tăng bằng phương pháp quy nạp

* Dễ thấy: \({u_1} < {u_2} < {u_3}\).

* Giả sử \({u_{k - 1}} < {u_k}{\rm{ }}\forall k \ge 2\), ta chứng minh \({u_{k + 1}} < {u_k}\). Thật vậy:

\({u_{k + 1}} = \sqrt {{u_k}}  + \sqrt {{u_{k - 1}}}  > \sqrt {{u_{k - 1}}}  + \sqrt {{u_{k - 2}}}  = {u_k}\)

Vậy \(({u_n})\) là dãy tăng.

Cũng bằng quy nạp ta chứng minh được \({u_n} < 4{\rm{ }}\forall n\), hơn nữa \({u_n} > 0\)

Nên dãy \(({u_n})\) là dãy bị chặn.

Ví dụ 3:

Chứng minh rằng :

a) Nếu phương trình \({x^3} - a{x^2} + bx - c = 0\) có ba nghiệm lập thành CSC thì \(9ab = 2{a^3} + 27c\)

b) Nếu phương trình \({x^3} - a{x^2} + bx - c = 0\) có ba nghiệm lập thành CSN thì \(c(c{a^3} - {b^3}) = 0\)

Hướng dẫn:

a) Giả sử phương trình  có ba nghiệm \({x_1},{x_2},{x_3}\) lập thành CSC

Suy ra: \({x_1} + {x_3} = 2{x_2}\) (1)

Mặt khác: \({x^3} - a{x^2} + bx - c = (x - {x_1})(x - {x_2})(x - {x_3})\)

                      \( = {x^3} - ({x_1} + {x_2} + {x_3}){x^2} + ({x_1}{x_2} + {x_2}{x_3} + {x_3}{x_1})x - {x_1}{x_2}{x_3}\)

Suy ra \({x_1} + {x_2} + {x_3} = a\)  (2)

Từ (1) và (2), ta suy ra \(3{x_2} = a\) hay \({x_2} = \frac{a}{3}\)

Dẫn tới phương trình đã cho có nghiệm \({x_2} = \frac{a}{3}\), tức là:

\({\left( {\frac{a}{3}} \right)^3} - a{\left( {\frac{a}{3}} \right)^2} + b\left( {\frac{a}{3}} \right) - c = 0 \Leftrightarrow  - \frac{{2{a^3}}}{{27}} + \frac{{ba}}{3} - c = 0 \Leftrightarrow 9ab = 2{a^3} + 27c\)

Ta có đpcm.

b) Giả sử ba nghiệm \({x_1},{x_2},{x_3}\) lập thành CSN, suy ra \({x_1}{x_3} = x_2^2\)

Theo phân tích bài trên, ta có: \({x_1}{x_2}{x_3} = c \Rightarrow x_2^3 = c \Rightarrow {x_2} = \sqrt[3]{c}\)

Hay phương trình đã cho có nghiệm \({x_2} = \sqrt[3]{c}\), tức là:

\({\left( {\sqrt[3]{c}} \right)^3} - a{\left( {\sqrt[3]{c}} \right)^2} + b\sqrt[3]{c} - c = 0 \Leftrightarrow b\sqrt[3]{c} = a\sqrt[3]{{{c^2}}} \Leftrightarrow c(c{a^3} - {b^3}) = 0\)

Bài toán được chứng minh.

Ví dụ 4:

a) Cho tam giác ABC. Chứng minh rằng \(\tan \frac{A}{2};\tan \frac{B}{2};\)

\(\tan \frac{C}{2}\) lập thành cấp số cộng \( \Leftrightarrow \cos A;\cos B;\cos C\) lập thành cấp số cộng.

b) Cho tam giác ABC.Chứng minh rằng \(\cot \frac{A}{2};\cot \frac{B}{2};\cot \frac{C}{2}\) lập thành cấp số cộng \( \Leftrightarrow \sin A;\sin B;\sin C\) lập thành cấp số cộng.

Hướng dẫn giải:

a) Ta có: \(\tan \frac{A}{2};\tan \frac{B}{2};\tan \frac{C}{2}\) lập thành cấp số cộng

\( \Leftrightarrow \tan \frac{A}{2} + \tan \frac{C}{2} = 2\tan \frac{B}{2} \Leftrightarrow \frac{{\sin (\frac{A}{2} + \frac{C}{2})}}{{\cos \frac{A}{2}\cos \frac{C}{2}}} = 2\frac{{\sin \frac{B}{2}}}{{\cos \frac{B}{2}}}\)

\( \Leftrightarrow {\cos ^2}\frac{B}{2} = \sin \frac{B}{2}\left[ {\cos \left( {\frac{A}{2} + \frac{C}{2}} \right) + \cos \left( {\frac{A}{2} - \frac{C}{2}} \right)} \right]\)

\( \Leftrightarrow \frac{{1 + \cos B}}{2} = \frac{{1 - \cos B}}{2} + \frac{1}{2}\left[ {\cos A + \cos C} \right]\)

\( \Leftrightarrow \cos B = \frac{{\cos A + \cos C}}{2} \Leftrightarrow \cos A,\cos B,\cos C\) lập thành CSC.

b) Ta có: \(\cot \frac{A}{2} - \cot \frac{B}{2} = \cot \frac{B}{2} - \cot \frac{C}{2}\)

\( \Leftrightarrow \frac{{\cos \frac{A}{2}\sin \frac{B}{2} - \cos \frac{B}{2}\sin \frac{A}{2}}}{{\sin \frac{A}{2}\sin \frac{B}{2}}} = \frac{{\cos \frac{B}{2}\sin \frac{C}{2} - \cos \frac{C}{2}\sin \frac{B}{2}}}{{\sin \frac{C}{2}\sin \frac{B}{2}}}\)

\( \Leftrightarrow \sin \frac{{B - A}}{2}\cos \frac{{B + A}}{2} = \sin \frac{{C - B}}{2}.\cos \frac{{C + B}}{2}\)

\( \Leftrightarrow \sin B - \sin A = \sin C - \sin B \Leftrightarrow \sin A + \sin C = 2\sin B\).

Nội dung bài ôn tập chương Dãy số, Cấp số cộng và Cấp số nhân sẽ giúp các em hệ thống hóa lại toàn bộ kiến thức đã được học ở Chương 3 Đại số và Giải tích 11. Bên cạnh đó các em có thể đánh giá mức độ hiểu bài của mình thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm với những câu hỏi có mức độ khó từ cơ bản đến nâng cao.

Để cũng cố bài học xin mời các em cũng làm Bài kiểm tra Trắc nghiệm Toán 11 Ôn tập chương III để kiểm tra xem mình đã nắm được nội dung bài học hay chưa.

• Câu 1:

  Cho một cấp số cộng \(({u_n})\) có \({u_1} = 1\) và tổng 100 số hạng đầu bằng \(24850\). Tính  \(S = \frac{1}{{u_1^{}{u_2}}} + \frac{1}{{{u_2}{u_3}}} + ... + \frac{1}{{{u_{49}}{u_{50}}}}\)

  • A. \(S = \frac{9}{{246}}\)
  • B. \(S = \frac{4}{{23}}\)
  • C. \(S = 123\)
  • D. \(S = \frac{{49}}{{246}}\)

• Câu 2:

  Dãy số \({u_n} =  - 3n + 1\) có phải là cấp số cộng không? Nếu phải hãy xác định số công sai?

  • A. \(d =  - 2\)         
  • B. \(d = 3\)
  • C. \(d =  - 3\)
  • D. \(d = 1\)

• Câu 3:

  Dãy số \({u_n} = \frac{2}{n}\) có phải là cấp số nhân không? Nếu phải hãy xác định số công bội?

  • A. \(q = 3\)
  • B. \(q = \frac{1}{2}\)
  • C. \(q = 4\)
  • D. \(q = \emptyset \)   

• Câu 4:

  Cho dãy số \(({u_n})\) với \({u_n} = {3^{\frac{n}{2} + 1}}.\) Tìm công bội của dãy số (u_n). 

  • A. \(q = \frac{3}{2}\)
  • B. \(q = \sqrt 3 \)
  • C. \(q = \frac{1}{2}\)
  • D. \(q = 3\)

• Câu 5:

  Tìm ba số hạng liên tiếp của một cấp số cộng biết tổng của chúng bằng \( - 9\) và tổng các bình phương của chúng bằng 29.

  • A. \(1;2;3\)
  • B. \( - 4; - 3; - 2\)
  • C. \( - 2; - 1;0\)
  • D. \( - 3; - 2; - 1\)

• Câu 6:

  Cho bốn số nguyên dương, trong đó ba số đầu lập thành một cấp số cộng, ba số sau lập thành cấp số nhân. Biết tổng số hạng đầu và cuối là 37, tổng hai số hạng giữa là 36, tìm bốn số đó.  

  • A. \(b = 15,c = 20,d = 25,a = 12\)
  • B. \(b = 16,c = 20,d = 25,a = 12\)    
  • C. \(b = 15,c = 25,d = 25,a = 12\)
  • D. \(b = 16,c = 20,d = 25,a = 18\)

• Câu 7:

  Cho cấp số cộng (u_n) thỏa mãn\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{{u_7} - {u_3} = 8}\\{{u_2}.{u_7} = 75}\end{array}} \right.\). Tìm \({u_1},d\)?

  • A. \(\left\{ \begin{array}{l}d = 2\\{u_1} = 2,{u_1} =  - 17\end{array} \right.\)
  • B. \(\left\{ \begin{array}{l}d = 2\\{u_1} = 3,{u_1} =  - 7\end{array} \right.\)
  • C. \(\left\{ \begin{array}{l}d = 2\\{u_1} =  - 3,{u_1} =  - 17\end{array} \right.\)
  • D. \(\left\{ \begin{array}{l}d = 2\\{u_1} = 3,{u_1} =  - 17\end{array} \right.\)

• Câu 8:

  Cho các số \(5x - y,{\rm{ }}2x + 3y,{\rm{ }}x + 2y\) lập thành cấp số cộng ; các số \({\left( {y + 1} \right)^2},xy + 1,{\left( {x - 1} \right)^2}\) lập thành cấp số nhân.Tính \(x,y\)

  • A. \((x;y) = \left( {0;0} \right);\left( {\frac{1}{3};\frac{4}{3}} \right);\left( { - \frac{3}{4}; - \frac{3}{{10}}} \right)\)
  • B. \((x;y) = \left( {0;0} \right);\left( {\frac{{10}}{3};\frac{4}{3}} \right);\left( { - \frac{3}{4}; - \frac{3}{{10}}} \right)\)
  • C. \((x;y) = \left( {1;0} \right);\left( {\frac{{11}}{3};\frac{4}{3}} \right);\left( { - \frac{3}{4}; - \frac{3}{{10}}} \right)\)
  • D. \((x;y) = \left( {0;1} \right);\left( {\frac{{10}}{3};\frac{4}{3}} \right);\left( { - \frac{{13}}{4}; - \frac{{13}}{{10}}} \right)\)   

Câu 2- Câu 5: Xem thêm phần trắc nghiệm để làm thử Online 

Bên cạnh đó các em có thể xem phần hướng dẫn Giải bài tập Toán 11 Ôn tập chương III sẽ giúp các em nắm được các phương pháp giải bài tập từ SGK Giải tích 11 Cơ bản và Nâng cao.

Bài tập 15 trang 108 SGK SGK Đại số & Giải tích 11

Bài tập 16 trang 108 SGK SGK Đại số & Giải tích 11

Bài tập 17 trang 109 SGK SGK Đại số & Giải tích 11

Bài tập 18 trang 109 SGK SGK Đại số & Giải tích 11

Bài tập 19 trang 109 SGK SGK Đại số & Giải tích 11

Bài tập 3.37 trang 132 SBT Toán 11

Bài tập 3.38 trang 132 SBT Toán 11

Bài tập 3.39 trang 133 SBT Toán 11

Bài tập 3.40 trang 133 SBT Toán 11

Bài tập 3.41 trang 133 SBT Toán 11

Bài tập 3.42 trang 133 SBT Toán 11

Bài tập 3.43 trang 133 SBT Toán 11

Nếu có thắc mắc cần giải đáp các em có thể để lại câu hỏi trong phần Hỏi đáp, cộng đồng Toán HOCTAP247 sẽ sớm trả lời cho các em.