Geometrisk summa och geometrisk talföljd
I en geometrisk summa är varje term den föregående gånger kvoten k. Med första termen a och n termer är s = a(kⁿ − 1)/(k − 1). Exempel: 2 + 6 + 18 + 54 = 2(3⁴ − 1)/(3 − 1) = 80.
Se Fox räkna på tavlan
Fox räknar ett steg i taget. Tryck på play.
Geometrisk talföljd och kvoten k
I en geometrisk talföljd får vi nästa tal genom att multiplicera med samma tal varje gång. Det talet kallas kvoten k, eftersom vi får det när vi delar ett tal med talet före.
2, 6, 18, 54: k =
| Nummer | Tal | Skrivet med a och k |
|---|---|---|
| 1 | 2 | a |
| 2 | 6 | a · k |
| 3 | 18 | a · k² |
| 4 | 54 | a · k³ |
Det första talet kallas a. Tal nummer n är a · kⁿ⁻¹. Exponenten är ett mindre än numret, eftersom det första talet inte har multiplicerats med k alls.
Summaformeln
Vi vill addera n termer utan att räkna en i taget.
s = a(kⁿ − 1)/(k − 1)
- a är den första termen.
- k är kvoten. Formeln gäller när k inte är 1.
- n är antalet termer, inte den högsta exponenten.
2 + 6 + 18 + 54 = 2(3⁴ − 1)/(3 − 1) = 2 ·
Varför gäller formeln?
Vi kallar summan s och multiplicerar varje term med k = 3. Då flyttas alla termer ett steg åt höger.
s = 2 + 6 + 18 + 54
3s = 6 + 18 + 54 + 162
Vi subtraherar den övre raden från den undre. 6, 18 och 54 finns i båda raderna och tar ut varandra. Kvar blir den sista termen i 3s minus den första i s.
3s − s = 162 − 2 ger 2s = 160 och s = 80
Med bokstäver: ks − s = a · kⁿ − a. Vi bryter ut s till vänster och a till höger: s(k − 1) = a(kⁿ − 1). Sedan delar vi båda sidor med k − 1.
Exempel
Exempel 1: 5 + 10 + 20 + 40 + 80 + 160
Vi vill räkna ut summan med formeln. Vi behöver a, k och n.
Den första termen är 5.
a = 5
Kvoten är en term delad med termen före: 10/5 = 2. Det stämmer också för 20/10.
k = 2
Vi räknar termerna. De är sex stycken.
n = 6
Vi sätter in i formeln. 2⁶ = 64, så täljaren är 5 · 63.
s = 5(2⁶ − 1)/(2 − 1) = 5 ·
Fem gånger 63 är 315.
s = 315
Vi adderar en term i taget: 5, 15, 35, 75, 155, 315. Samma svar.
Exempel 2: spara 5 000 kr per år med 3 % ränta
Maja sätter in 5 000 kr i början av varje år. Hur mycket finns direkt efter den fjärde insättningen?
Räntan 3 % ger förändringsfaktorn 1,03. Varje år på kontot multipliceras en insättning med 1,03.
k = 1,03
Den fjärde insättningen är ny och har inte vuxit. Den tredje har vuxit ett år, den andra två år.
5 000, 5 000 · 1,03, 5 000 · 1,03²
Den första insättningen har vuxit längst: tre år, inte fyra.
5 000 · 1,03³
Exponenterna går från 0 till 3. Det är fyra termer.
a = 5 000, k = 1,03, n = 4
Vi sätter in i formeln. 1,03⁴ = 1,12550881.
s = 5 000(1,03⁴ − 1)/(1,03 − 1) = 5 000 · ,03
0,12550881/0,03 = 4,183627. Vi multiplicerar och avrundar till hela kronor.
s = 5 000 · 4,183627 = 20 918,135 ≈ 20 918 kr
En insättning i taget: 5 000 + 5 150 + 5 304,50 + 5 463,635 = 20 918,135. Avrundat 20 918 kr, samma svar.
Exempel 3: 80 + 40 + 20 + 10 + 5
Här blir termerna mindre. Vi vill se att formeln fungerar när k är mindre än 1.
Kvoten är 40/80 = 0,5. Varje term är hälften av den förra.
a = 80, k = 0,5, n = 5
Vi sätter in i formeln. 0,5⁵ = 0,03125.
s = 80(0,5⁵ − 1)/(0,5 − 1) = 80 · (−0,96875)/(−0,5)
Ett negativt tal delat med ett negativt blir positivt: 0,96875/0,5 = 1,9375.
s = 80 · 1,9375 = 155
Vi adderar en term i taget: 80, 120, 140, 150, 155. Samma svar.
Fallgropar
Att sätta n till den högsta exponenten, så att en summa som slutar på 1,03³ får n = 3.
Exponenterna 0, 1, 2 och 3 är fyra termer. Räkna termerna, eller ta den högsta exponenten plus ett.
Att låta den första insättningen växa fyra år när summan räknas direkt efter den fjärde insättningen.
Då har den första vuxit tre år, inte fyra. Skriv upp vad varje insättning är värd innan du väljer a och n.
Att skriva kⁿ⁻¹ i summaformeln, eftersom den sista termen är a · kⁿ⁻¹.
I formeln står kⁿ. För 2 + 6 + 18 + 54 är det 3⁴ = 81, fast den sista termen är 2 · 3³.
Öva själv
0 av 4 rätt1Beräkna summan 4 + 12 + 36 + 108 + 324 med summaformeln.
2En geometrisk talföljd börjar 3, 6, 12, … Beräkna summan av de 10 första talen.
3Beräkna summan 640 + 320 + 160 + 80 + 40 + 20.
4Du sätter in 1 000 kr i början av varje år i tre år. Räntan är 10 % per år. Hur mycket finns på kontot i slutet av det tredje året?
Vanliga frågor
Hur vet man om en talföljd är geometrisk?
Dela varje tal med talet före. Är kvoten densamma hela vägen är talföljden geometrisk. I 2, 6, 18, 54 är kvoten 3 varje gång. I 2, 5, 8, 11 ökar talen med 3, och den är aritmetisk.
Fungerar formeln när kvoten är mindre än 1?
Ja. Är k mellan 0 och 1 blir både kⁿ − 1 och k − 1 negativa, och minustecknen tar ut varandra. Många skriver då hellre s = a(1 − kⁿ)/(1 − k), som ger samma värde.
Vad händer om kvoten är 1?
Då är alla termer lika, och formeln ger division med noll. Summan är i stället antalet termer gånger den första termen: s = n · a.
Var använder man geometriska summor?
När samma belopp sätts in eller betalas regelbundet och växer med ränta, som vid sparande och lån med fasta betalningar. Också när något minskar med samma procent varje gång.
Läs också
- Matte 1–3Exponentialfunktioner y = C · aˣVad är en exponentialfunktion och vad betyder C och a?
- Åk 8–9 och gymnasietRänta och ränta på räntaHur räknar man ut ränta och ränta på ränta?
- Åk 8–9 och gymnasietFörändringsfaktorVad är förändringsfaktor och hur räknar man med den?
- Åk 7–9 och gymnasietPotenser och potenslagarHur räknar man med potenser?
- Matte 2–3Logaritmer och lgVad betyder lg och hur löser man ekvationer med logaritmer?
- Matte 3Formelsamling Matte 3: 3b och 3cVilka formler ingår i Matte 3b och 3c?
Har du hittat ett fel? Hör av dig