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\( \sum _ { r = 1 } ^ { m } 5 ^ { r } = 19530 \)

Ask by Reese Griffiths. in South Africa
Jan 23,2025

Solución de tutoría real

Respuesta verificada por el tutor

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\( m = 6 \)

Solución

To solve the equation: \[ \sum_{r=1}^{m} 5^{r} = 19,\!530 \] we can use the formula for the sum of a geometric series. The sum of the first \( m \) terms of a geometric series with the first term \( a \) and common ratio \( r \) is given by: \[ S = a \frac{r^{m} - 1}{r - 1} \] In this case: - The first term \( a = 5 \) - The common ratio \( r = 5 \) - The sum \( S = 19,\!530 \) Plugging these values into the formula: \[ 19,\!530 = 5 \frac{5^{m} - 1}{5 - 1} \] Simplifying the equation: \[ 19,\!530 = 5 \frac{5^{m} - 1}{4} \] \[ 19,\!530 \times 4 = 5 (5^{m} - 1) \] \[ 78,\!120 = 5 (5^{m} - 1) \] \[ \frac{78,\!120}{5} = 5^{m} - 1 \] \[ 15,\!624 = 5^{m} - 1 \] \[ 5^{m} = 15,\!625 \] Recognizing that \( 15,\!625 \) is a power of 5: \[ 5^{6} = 15,\!625 \] Therefore: \[ m = 6 \] **Answer:** \( m = 6 \)

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The Deep Dive

To solve \( \sum _ { r = 1 } ^ { m } 5 ^ { r } = 19530 \), we note that this is a geometric series. The formula for the sum of a geometric series is \( S_n = a \frac{(1 - r^n)}{1 - r} \), where \( a \) is the first term (5 in this case), \( r \) is the common ratio (also 5), and \( n \) is the number of terms. For our sum, we rearrange: \[ S_m = 5 \frac{(1 - 5^m)}{1 - 5} = 5 \frac{(1 - 5^m)}{-4} \] This simplifies to: \[ S_m = -\frac{5}{4} (1 - 5^m) = \frac{5(5^m - 1)}{4} \] Setting this equal to 19530: \[ \frac{5(5^m - 1)}{4} = 19530 \] Multiplying both sides by 4 gives: \[ 5(5^m - 1) = 78120 \] Dividing both sides by 5: \[ 5^m - 1 = 15624 \] Adding 1: \[ 5^m = 15625 \] Since \( 5^6 = 15625 \), it follows that \( m = 6 \). Thus, \( m = 6 \).

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