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\( \boldsymbol{1}^{a} \) Questão (0,6 ponto) - Em uma progressão aritmética \( \left(a_{1}, a_{2}, a_{3}, \ldots, a_{n}, \ldots\right) \) sabe-se que \( a_{3}+a_{5}+a_{9}=31 \) e que \( a_{2}+a_{4}+a_{7}+a_{12}=53 \). Determine: \( \boldsymbol{c})(0,2) \) a soma dos 100 primeiros termos dessa progressão.

Ask by Vargas Herrera. in Brazil
Jan 24,2025

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Answer

The sum of the first 100 terms of the arithmetic progression is 23,450.

Solution

Para resolver a questão, vamos determinar o primeiro termo \( a_1 \) e a razão \( d \) da progressão aritmética (PA). **Equações dadas:** 1. \( a_3 + a_5 + a_9 = 31 \) 2. \( a_2 + a_4 + a_7 + a_{12} = 53 \) **Expressando os termos em função de \( a_1 \) e \( d \):** - \( a_3 = a_1 + 2d \) - \( a_5 = a_1 + 4d \) - \( a_9 = a_1 + 8d \) - \( a_2 = a_1 + d \) - \( a_4 = a_1 + 3d \) - \( a_7 = a_1 + 6d \) - \( a_{12} = a_1 + 11d \) **Substituindo nas equações:** 1. \( (a_1 + 2d) + (a_1 + 4d) + (a_1 + 8d) = 31 \) \( 3a_1 + 14d = 31 \) \quad \((\text{Equação } 1)\) 2. \( (a_1 + d) + (a_1 + 3d) + (a_1 + 6d) + (a_1 + 11d) = 53 \) \( 4a_1 + 21d = 53 \) \quad \((\text{Equação } 2)\) **Resolvendo o sistema:** Multiplicando a Equação 1 por 4 e a Equação 2 por 3: - \( 12a_1 + 56d = 124 \) - \( 12a_1 + 63d = 159 \) Subtraindo as equações: - \( 7d = 35 \) \( d = 5 \) Substituindo \( d = 5 \) na Equação 1: - \( 3a_1 + 70 = 31 \) \( 3a_1 = -39 \) \( a_1 = -13 \) **Calculando a soma dos 100 primeiros termos \( S_{100} \):** \[ S_n = \frac{n}{2} \left(2a_1 + (n-1)d\right) \] \[ S_{100} = \frac{100}{2} \left(2(-13) + 99 \times 5\right) \] \[ S_{100} = 50 \left(-26 + 495\right) \] \[ S_{100} = 50 \times 469 \] \[ S_{100} = 23.450 \] **Resposta:** A soma dos 100 primeiros termos da progressão é **23.450**.

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Bonus Knowledge

Para resolver a questão, vamos usar as propriedades da progressão aritmética (PA). Sabemos que os termos gerais da PA podem ser expressos como: \[ a_n = a_1 + (n-1)d \] onde \(a_1\) é o primeiro termo e \(d\) é a razão da PA. Dado que \(a_3 + a_5 + a_9 = 31\): \[ a_3 = a_1 + 2d \] \[ a_5 = a_1 + 4d \] \[ a_9 = a_1 + 8d \] Portanto, \[ (a_1 + 2d) + (a_1 + 4d) + (a_1 + 8d) = 31 \] Isso simplifica para: \[ 3a_1 + 14d = 31 \quad \text{(1)} \] Agora, para \(a_2 + a_4 + a_7 + a_{12} = 53\): \[ a_2 = a_1 + d \] \[ a_4 = a_1 + 3d \] \[ a_7 = a_1 + 6d \] \[ a_{12} = a_1 + 11d \] Assim, temos: \[ (a_1 + d) + (a_1 + 3d) + (a_1 + 6d) + (a_1 + 11d) = 53 \] Isso simplifica para: \[ 4a_1 + 21d = 53 \quad \text{(2)} \] Agora, vamos resolver o sistema de equações composto pelas equações (1) e (2): Da equação (1): \[ 3a_1 + 14d = 31 \] Da equação (2): \[ 4a_1 + 21d = 53 \] Podemos multiplicar a equação (1) por 4 e a equação (2) por 3 para eliminar \(a_1\): \[ 12a_1 + 56d = 124 \quad \text{(3)} \] \[ 12a_1 + 63d = 159 \quad \text{(4)} \] Agora, subtraímos (3) de (4): \[ (12a_1 + 63d) - (12a_1 + 56d) = 159 - 124 \] \[ 7d = 35 \] \[ d = 5 \] Agora substituímos o valor de \(d\) na equação (1): \[ 3a_1 + 14(5) = 31 \] \[ 3a_1 + 70 = 31 \] \[ 3a_1 = 31 - 70 \] \[ 3a_1 = -39 \] \[ a_1 = -13 \] Agora temos \(a_1 = -13\) e \(d = 5\). Para encontrar a soma dos primeiros 100 termos da PA, usamos a fórmula da soma da PA: \[ S_n = \frac{n}{2} \cdot (a_1 + a_n) \] onde \(a_n = a_1 + (n-1)d\). Para os 100 primeiros termos: \[ a_{100} = -13 + (100-1) \cdot 5 = -13 + 495 = 482 \] Agora podemos calcular a soma: \[ S_{100} = \frac{100}{2} \cdot (-13 + 482) = 50 \cdot 469 = 23450 \] Portanto, a soma dos 100 primeiros termos dessa progressão é \( \boldsymbol{23450} \).

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