Câu 11 trang 108 SGK Đại số và giải tích 11

Đề bài

Biết rằng ba số \(x, y, z\) lập thành một cấp số nhân và ba số \(x, 2y, 3z\) lập thành một cấp số cộng. Tìm công bội của cấp số nhân.

Lời giải chi tiết

Giả sử ba số \(x, y, z\) lập thành một cấp số nhân với công bội \(q\) ta có: \(y = x.q\) và \(z = y.q = x.q^2\).

Ba số \(x, 2y, 3z\) lập thành một cấp số cộng nên:

\(x + 3z = 2. 2y \)

\(⇔ x + 3.(xq^2) = 4.(xq)\)

\( \Leftrightarrow x + 3x{q^2} - 4xq = 0\)

\(⇔ x. (1 + 3q^2– 4q) = 0 \)

\(⇔ x = 0\) hoặc \(3q^2– 4q + 1 = 0\)

Nếu \(x = 0\) thì \(x = y= z= 0\), \(q\) không xác định (loại)

Nếu \(x ≠ 0\) thì \(3q^2- 4q + 1 = 0⇔\left[ \matrix{q = 1 \hfill \cr q = {1 \over 3} \hfill \cr} \right.\)

Cách khác:

Gọi công bội của CSN \(x ; y ; z\) là \(q\).

\(\Rightarrow {\rm{ }}y = x.q{\rm{ }};{\rm{ }}z = x.{q^2}.\)

Lại có : \(x ; 2y ; 3z\) lập thành CSC

\(\begin{array}{*{20}{l}}
{ \Leftrightarrow {\rm{ }}2y{\rm{ }}-{\rm{ }}x{\rm{ }} = {\rm{ }}3z{\rm{ }}-{\rm{ }}2y}\\
{ \Leftrightarrow {\rm{ }}2.xq{\rm{ }}-{\rm{ }}x{\rm{ }} = {\rm{ }}3.x{q^2}\;-{\rm{ }}2.xq}\\
{ \Leftrightarrow {\rm{ }}x\left( {2q{\rm{ }}-{\rm{ }}1} \right){\rm{ }} = {\rm{ }}x.\left( {3{q^2}\;-{\rm{ }}2q} \right)}\\
{ \Leftrightarrow {\rm{ }}x.\left( {3{q^2}\;-{\rm{ }}4q{\rm{ }} + {\rm{ }}1} \right){\rm{ }} = {\rm{ }}0}
\end{array}\)

+ Nếu \(x = 0{\rm{ }} \Rightarrow y = z = 0\)

\( \Rightarrow {\rm{ }}q\) không xác định (loại).

+ Nếu \(x \ne 0{\rm{ }} \Rightarrow {\rm{ }}3{q^2}--4q + 1 = 0{\rm{ }} \Leftrightarrow {\rm{ }}q = 1\) hoặc \(q = \frac{1}{3}\)

Vậy CSN có công bội \(q = 1\) hoặc \(q = \frac{1}{3}\)