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MATU • Algebra
MATU_PROG_206
Guía de ejercicios
Enunciado
Problema 206.
En una P.A., la relación del tercero al cuarto es 3. ¿Cuántos términos hay que tomar de esta progresión para que su suma sea nula?
En una P.A., la relación del tercero al cuarto es 3. ¿Cuántos términos hay que tomar de esta progresión para que su suma sea nula?
Solución Paso a Paso
1. Datos y definición de la relación:
La relación del tercer término ($a_3$) al cuarto ($a_4$) es 3:
$$ \frac{a_3}{a_4} = 3 \implies a_3 = 3a_4 $$
2. Expresión en función de $a_1$ y $d$:
Sabemos que $a_n = a_1 + (n - 1)d$. Entonces:
$$ a_1 + 2d = 3(a_1 + 3d) $$
$$ a_1 + 2d = 3a_1 + 9d $$
Despejamos $a_1$ en función de $d$:
$$ 2d - 9d = 3a_1 - a_1 $$
$$ -7d = 2a_1 \implies a_1 = -\frac{7}{2}d $$
3. Condición de suma nula ($S_n = 0$):
Usamos la fórmula de la suma:
$$ S_n = \frac{n}{2} [2a_1 + (n - 1)d] = 0 $$
Como el número de términos $n$ no puede ser cero, el factor dentro del corchete debe serlo:
$$ 2a_1 + (n - 1)d = 0 $$
4. Sustitución y resolución de $n$:
Sustituimos el valor de $a_1$:
$$ 2\left( -\frac{7}{2}d \right) + (n - 1)d = 0 $$
$$ -7d + (n - 1)d = 0 $$
$$ d[-7 + n - 1] = 0 $$
$$ n - 8 = 0 \implies n = 8 $$
Análisis conceptual:
Para que una suma sea nula en una P.A., los términos deben ser simétricos respecto al cero. Al ser $n=8$ (par), no hay un término central cero, sino que los pares de términos se anulan entre sí (ej. $a_1 = -a_8$).
$$ \boxed{8} $$
La relación del tercer término ($a_3$) al cuarto ($a_4$) es 3:
$$ \frac{a_3}{a_4} = 3 \implies a_3 = 3a_4 $$
2. Expresión en función de $a_1$ y $d$:
Sabemos que $a_n = a_1 + (n - 1)d$. Entonces:
$$ a_1 + 2d = 3(a_1 + 3d) $$
$$ a_1 + 2d = 3a_1 + 9d $$
Despejamos $a_1$ en función de $d$:
$$ 2d - 9d = 3a_1 - a_1 $$
$$ -7d = 2a_1 \implies a_1 = -\frac{7}{2}d $$
3. Condición de suma nula ($S_n = 0$):
Usamos la fórmula de la suma:
$$ S_n = \frac{n}{2} [2a_1 + (n - 1)d] = 0 $$
Como el número de términos $n$ no puede ser cero, el factor dentro del corchete debe serlo:
$$ 2a_1 + (n - 1)d = 0 $$
4. Sustitución y resolución de $n$:
Sustituimos el valor de $a_1$:
$$ 2\left( -\frac{7}{2}d \right) + (n - 1)d = 0 $$
$$ -7d + (n - 1)d = 0 $$
$$ d[-7 + n - 1] = 0 $$
$$ n - 8 = 0 \implies n = 8 $$
Análisis conceptual:
Para que una suma sea nula en una P.A., los términos deben ser simétricos respecto al cero. Al ser $n=8$ (par), no hay un término central cero, sino que los pares de términos se anulan entre sí (ej. $a_1 = -a_8$).
$$ \boxed{8} $$