Start › Klasy › Klasa 3 LO — rozszerzony › Ciąg geometryczny

Ciąg geometryczny

Klasa 3 LO — rozszerzony — teoria, wzory, quizy i zadania do tego tematu.

📘Teoria 2

Ciągi arytmetyczne i geometryczne — wzory i zastosowania

Dwa rodzaje ciągów

Arytmetyczny — każdy kolejny wyraz powstaje przez dodanie stałej różnicy $r$.

Geometryczny — każdy kolejny wyraz powstaje przez pomnożenie przez stały iloraz $q$.

Wyraz ogólny

$$a_n=a_1+(n-1)r \qquad\text{(arytmetyczny)}$$

$$a_n=a_1\cdot q^{\,n-1} \qquad\text{(geometryczny)}$$

W obu wzorach występuje $n-1$, a nie $n$ — od pierwszego do $n$-tego wyrazu wykonujemy $n-1$ kroków.

Suma początkowych wyrazów

$$S_n=\frac{a_1+a_n}{2}\cdot n \qquad\text{(arytmetyczny)}$$

$$S_n=a_1\cdot\frac{q^{\,n}-1}{q-1} \qquad\text{(geometryczny, } q\neq1)$$

Pierwszy wzór to po prostu liczba wyrazów razy ich średnia — parujemy pierwszy z ostatnim, drugi z przedostatnim, a każda para daje tę samą sumę.

Wyraz środkowy

$$b=\frac{a+c}{2} \ \text{(arytm.)},\qquad b=\sqrt{ac} \ \text{(geom., dodatnie)}$$

To średnia arytmetyczna i średnia geometryczna. W zadaniu „liczby $4$, $x$, $25$ tworzą ciąg” odpowiedź zależy od rodzaju ciągu: $14{,}5$ albo $10$.

Sprytne podstawienia

Trzy kolejne wyrazy ciągu arytmetycznego zapisujemy jako $a-r$, $a$, $a+r$ — wtedy ich suma to $3a$, bez $r$.

Dla geometrycznego: $\frac{a}{q}$, $a$, $aq$ — iloczyn to $a^3$, bez $q$.

Te podstawienia zamieniają układ dwóch równań w jedno.

Monotoniczność

Ciąg arytmetyczny rośnie, gdy $r>0$, maleje, gdy $r\lt 0$. Pierwszy wyraz nie ma znaczenia.

Ciąg dany wzorem $a_n=pn+q$ jest arytmetyczny o różnicy $p$.

Szereg geometryczny

$$S=\frac{a_1}{1-q} \qquad\text{dla } |q|\lt 1$$

Warunek dotyczy modułu ilorazu. Dla $q=-5$ mamy $q\lt 1$, ale szereg jest rozbieżny.

Przykład: $8+4+2+1+\dots=\frac{8}{1-\frac12}=16$.

Procent składany

$$K_n=K_0(1+p)^n$$

To ciąg geometryczny o ilorazie $1+p$. Przy kapitalizacji częstszej niż roczna dzielimy stopę i mnożymy liczbę okresów:

$$K=K_0\left(1+\frac{p}{m}\right)^{mn}$$

Dla $5000$ zł na $12\%$ z kapitalizacją kwartalną po roku mamy $5000\cdot1{,}03^4\approx5627{,}54$ zł — o $27{,}54$ zł więcej niż przy rocznej.

Spadek wartości

Ten sam wzór z $q\lt 1$ opisuje amortyzację. Samochód tracący $15\%$ rocznie po trzech latach wart jest $0{,}85^3\approx61{,}4\%$ ceny początkowej — a nie $55\%$.

Na co uważać

Nie myl wykładnika $n$ z $n-1$. Sprawdzaj warunek $|q|\lt 1$ przed użyciem wzoru na sumę szeregu. I pamiętaj, że w ciągu geometrycznym żaden wyraz nie może być zerem.

Ciąg geometryczny (klasa 3 LO)

Definicja

Każdy wyraz powstaje przez pomnożenie przez stały iloraz $q$: $a_{n+1}=a_n\cdot q$.

Wyraz ogólny

$a_n=a_1\cdot q^{n-1}$.

Suma

$S_n=a_1\cdot\frac{1-q^n}{1-q}$ dla $q\neq1$.

Własność

Kwadrat wyrazu to iloczyn sąsiadów: $a_n^2=a_{n-1}\cdot a_{n+1}$.

∑Wzory 2

Ciąg geometryczny — suma n wyrazów
$$S_n=a_1\cdot\frac{1-q^n}{1-q}\ \ (q\neq1),\qquad S_n=n\cdot a_1\ \ (q=1)$$

Suma $n$ początkowych wyrazów ciągu geometrycznego.

Przykład: $a_1=1$, $q=2$, $n=6$: $S_6=\frac{1-64}{1-2}=63$.

Ciąg geometryczny — wyraz ogólny
$$a_n=a_1\cdot q^{\,n-1}$$

Każdy kolejny wyraz powstaje przez pomnożenie przez iloraz $q$.

Przykład: $a_1=2$, $q=3$: $a_5=2\cdot3^4=162$.

🧩Quizy 3

✍Zadania dodatkowe 20

Zadania ćwiczeniowe ze zbiorów Matematix — z rozwiązaniami krok po kroku.

Zadanie nr PR05.1

Ile ujemnych wyrazów ma ciąg $a_n=3n-7$ ($n\ge1$)?

Zadanie nr PR05.2

Oblicz sumę wszystkich liczb naturalnych dwucyfrowych podzielnych przez $7$.

Zadanie nr PR05.3

W ciągu arytmetycznym $(a_n)$ spełnione są warunki $a_2+a_5=17$ oraz $a_3\cdot a_4=70$. Wyznacz pierwszy wyraz i różnicę tego ciągu.

Zadanie nr PR05.4

Trzywyrazowy ciąg $(x,y,z)$ jest geometryczny i rosnący, a suma jego wyrazów jest równa $39$. Liczby $x,y,z$ są — odpowiednio — pierwszym, drugim i piątym wyrazem pewnego ciągu arytmetycznego. Oblicz $x$, $y$, $z$.

Zadanie nr PR05.5

Ciąg arytmetyczny $(a_n)$ ma różnicę $r\ne0$ i $a_1=2$. Wyrazy $a_1$, $a_2$, $a_5$ tworzą (w tej kolejności) ciąg geometryczny. Oblicz $r$ oraz taką liczbę $n$, że suma $n$ początkowych wyrazów ciągu $(a_n)$ jest równa $200$.

Zadanie nr PR05.6

Liczby $a,b,c$ tworzą ciąg geometryczny, a ich suma jest równa $26$. Liczby $a+1,\ b+6,\ c+3$ tworzą ciąg arytmetyczny. Wyznacz $a,b,c$.

Zadanie nr PR05.7

Zbadaj monotoniczność ciągu $a_n=\dfrac{n+1}{2n+3}$, $n\ge1$.

Zadanie nr PR05.8

Ciąg $(a_n)$ jest określony rekurencyjnie: $a_1=2$, $a_{n+1}=a_n+2n$ dla $n\ge1$. Wyznacz wzór ogólny ciągu i oblicz $a_{10}$.

Zadanie nr PR05.9

Na początku każdego roku przez $10$ lat wpłacamy na konto $1000$ zł. Oprocentowanie wynosi $5\%$ w skali roku, odsetki są kapitalizowane na koniec roku. Oblicz stan konta na koniec dziesiątego roku (wynik zaokrąglij do grosza).

Zadanie nr PR05.10

Suma trzech początkowych wyrazów ciągu geometrycznego jest równa $21$, a ich iloczyn $216$. Wyznacz te wyrazy.

Zadanie nr PR06.1

Oblicz sumę szeregu $12+6+3+\dots$

Zadanie nr PR06.2

Zapisz liczbę $0{,}(36)$ w postaci ułamka nieskracalnego.

Zadanie nr PR06.3

Wyznacz wszystkie $x$, dla których szereg $1+(x-1)+(x-1)^2+\dots$ jest zbieżny.

Zadanie nr PR06.4

Rozwiąż równanie $1+2x+4x^2+8x^3+\dots=\dfrac32$, którego lewa strona jest sumą szeregu geometrycznego.

Zadanie nr PR06.5

Suma wszystkich wyrazów nieskończonego ciągu geometrycznego jest równa $16$, a jego pierwszy wyraz jest równy $12$. Oblicz trzeci wyraz tego ciągu.

Zadanie nr PR06.6

Nieskończony ciąg geometryczny jest zbieżny, suma jego dwóch pierwszych wyrazów jest równa $12$, a suma wszystkich wyrazów jest równa $16$. Wyznacz pierwszy wyraz i iloraz tego ciągu. Rozważ wszystkie przypadki.

Zadanie nr PR06.7

Trójkąt równoboczny $T_1$ ma bok długości $a$. Trójkąt $T_{n+1}$ ma wierzchołki w środkach boków trójkąta $T_n$. Oblicz sumę obwodów oraz sumę pól wszystkich trójkątów $T_1,T_2,T_3,\dots$

Zadanie nr PR06.8

Rozwiąż równanie $1-x+x^2-x^3+\dots=2x$, którego lewa strona jest sumą szeregu geometrycznego.

Zadanie nr PR06.9

Korzystając ze wzoru na sumę szeregu geometrycznego, zapisz liczbę $2{,}1(6)$ w postaci ułamka nieskracalnego.

Zadanie nr PR06.10

Funkcja $f$ jest określona wzorem $f(x)=1+\dfrac1x+\dfrac1{x^2}+\dfrac1{x^3}+\dots$ dla tych $x$, dla których szereg jest zbieżny. Wyznacz dziedzinę funkcji $f$ i rozwiąż równanie $f(x)=\frac32$.

📄Zadania z arkuszy 28

Prawdziwe zadania z arkuszy egzaminacyjnych (matura, egzamin ósmoklasisty, próbne) dotyczące tego tematu.

Zadanie nr 6 · Matura 2026
Dany jest ciąg arytmetyczny $(a_{n})$ o skończonej liczbie wyrazów (większej od $6$). Pierwszy wyraz tego ciągu jest równy $1$, a ostatni wyraz jest równy $(-2025)$. Drugi, trzeci i szósty wyraz tego ciągu tworzą — w podanej kolejności — ciąg geometryczny.
Oblicz sumę wszystkich wyrazów ciągu $(a_{n})$.
Zadanie nr 7 · Matura 2024
Trzywyrazowy ciąg $(x,y,z)$ jest geometryczny i rosnący. Suma wyrazów tego ciągu jest równa $105$. Liczby $x,y,z$ są — odpowiednio — pierwszym, drugim oraz szóstym wyrazem ciągu arytmetycznego $(a_{n})$.
Oblicz $x$, $y$ oraz $z$.
Zadanie nr 7 · Matura 2024

Nieskończony ciąg geometryczny \((a_n)\) jest określony dla każdej liczby naturalnej \(n\ge 1\). Suma wszystkich wyrazów ciągu \((a_n)\) o numerach nieparzystych jest równa \(16\), tj.

\(a_1+a_3+a_5+\ldots=16\)

Ponadto \(a_1+a_3=\frac{5}{2}\cdot a_2\).

Wyznacz wzór ogólny na \(n\)-ty wyraz ciągu \((a_n)\). Zapisz obliczenia.

Zadanie nr 10 · Matura 2023
Określamy kwadraty $K_{1},K_{2},K_{3},\dots$ następująco: $K_{1}$ jest kwadratem o boku długości $a$; dla każdego $n\ge 2$ kwadrat $K_{n}$ ma każdy wierzchołek na innym boku kwadratu $K_{n-1}$ i dzieli ten bok w stosunku $1:3$. Obwody wszystkich tych kwadratów tworzą nieskończony ciąg geometryczny.
Oblicz sumę wszystkich wyrazów tego nieskończonego ciągu.
Zadanie nr 7 · Matura 2023

Dany jest nieskończony szereg geometryczny

\(2x-\frac{6x}{x-1}+\frac{18x}{(x-1)^2}-\frac{54x}{(x-1)^3}+\ldots\)

Wyznacz wszystkie wartości zmiennej \(x\) (różnej od \(0\) i od \(1\)), dla których suma tego szeregu istnieje i jest równa \(\frac{15}{2}\). Zapisz obliczenia.

Zadanie nr 11 · Matura 2023

Ciąg \((a,b,c)\) jest trzywyrazowym ciągiem geometrycznym o wyrazach dodatnich. Ciąg \((2a,2b,c+1)\) jest trzywyrazowym ciągiem arytmetycznym. Ponadto spełniony jest warunek \(c-b=6\).

Oblicz \(a\), \(b\) oraz \(c\). Zapisz obliczenia.

Zadanie nr 10 · Matura 2022
Ciąg $(a_n)$, określony dla każdej liczby naturalnej $n\ge1$, jest geometryczny i ma wszystkie wyrazy dodatnie. Ponadto $a_1=675$ i $$a_{22}=\frac{5}{4}a_{23}+\frac{1}{5}a_{21}.$$ Ciąg $(b_n)$, określony dla każdej liczby naturalnej $n\ge1$, jest arytmetyczny. Suma wszystkich wyrazów ciągu $(a_n)$ jest równa sumie dwudziestu pięciu początkowych kolejnych wyrazów ciągu $(b_n)$. Ponadto $a_3=b_4$. Oblicz $b_1$.
Zadanie nr 10 · Matura 2022

Dany jest nieskończony ciąg geometryczny \((a_n)\), określony dla każdej liczby naturalnej \(n\ge 1\), którego iloraz \(q\) jest równy pierwszemu wyrazowi i spełnia warunek \(|q|\lt 1\).

Stosunek sumy \(S_N\) wszystkich wyrazów tego ciągu o numerach nieparzystych do sumy \(S_P\) wszystkich wyrazów tego ciągu o numerach parzystych jest równy różnicy tych sum, tj. \(\frac{S_N}{S_P}=S_N-S_P\).

Oblicz \(q\).

Zadanie nr 10 · Matura 2020
W trzywyrazowym ciągu geometrycznym $(a_1,a_2,a_3)$ spełniona jest równość $$a_1+a_2+a_3=\frac{21}{4}.$$ Wyrazy $a_1$, $a_2$, $a_3$ są – odpowiednio – czwartym, drugim i pierwszym wyrazem rosnącego ciągu arytmetycznego. Oblicz $a_1$.
Zadanie nr 12 · Matura 2019
Trzywyrazowy ciąg $(a,\ b,\ c)$ o wyrazach dodatnich jest arytmetyczny, natomiast ciąg $$\left(\frac{1}{a},\ \frac{2}{3b},\ \frac{1}{2a+2b+c}\right)$$ jest geometryczny. Oblicz iloraz ciągu geometrycznego.
Zadanie nr 4 · Matura 2019

Nieskończony ciąg geometryczny \((a_n)\) jest określony w następujący sposób: \(a_1=\frac{3}{5}\) oraz \(a_{n+1}=\frac{2}{3}\cdot a_n\) dla \(n\ge 1\).

Dokończ zdanie. Wybierz właściwą odpowiedź spośród podanych.

Suma wszystkich wyrazów tego ciągu jest równa

A \(\frac{5}{3}\)
B \(\frac{10}{9}\)
C \(\frac{9}{10}\)
D \(\frac{9}{5}\)
Zadanie nr 13 · Matura 2018
Wyrazy ciągu geometrycznego $(a_n)$, określonego dla $n\ge1$, spełniają układ równań $$\begin{cases}a_3+a_6=-84\a_4+a_7=168\end{cases}$$ Wyznacz liczbę $n$ początkowych wyrazów tego ciągu, których suma $S_n$ jest równa $32769$.
Zadanie nr 10 · Matura 2018

Dany jest rosnący ciąg geometryczny \(\left(a,aq,aq^2\right)\), którego wszystkie wyrazy i iloraz są liczbami całkowitymi nieparzystymi. Jeśli największy wyraz ciągu zmniejszymy o \(4\), to otrzymamy ciąg arytmetyczny.

Oblicz wyraz \(aq\) tego ciągu.

Zadanie nr 14 · Matura 2017
Liczby $a$, $b$, $c$ są – odpowiednio – pierwszym, drugim i trzecim wyrazem ciągu arytmetycznego. Suma tych liczb jest równa $27$. Ciąg $(a-2,\ b,\ 2c+1)$ jest geometryczny. Wyznacz liczby $a$, $b$, $c$.
Zadanie nr 5 · Matura 2017

Dany jest nieskończony ciąg geometryczny, w którym iloraz jest trzy razy większy od pierwszego wyrazu, a suma wszystkich wyrazów tego ciągu jest równa \(\frac{1}{4}\).

Dokończ zdanie. Wybierz właściwą odpowiedź spośród podanych.

Pierwszy wyraz tego ciągu jest równy

A \(\frac{3}{7}\)
B \(\frac{1}{7}\)
C \(\frac{7}{3}\)
D \(7\)
Zadanie nr 10 · Matura 2017

Ciąg \((a_n)\) jest arytmetyczny, a ciąg \((b_n)\) jest geometryczny. Pierwszy wyraz \(a_1\) ciągu arytmetycznego jest ilorazem ciągu geometrycznego \((b_n)\). Wyrazy ciągu \((a_n)\) są liczbami całkowitymi, a suma ośmiu początkowych wyrazów tego ciągu jest równa \(124\). Natomiast pierwszy wyraz \(b_1\) ciągu geometrycznego jest różnicą ciągu arytmetycznego \((a_n)\). Suma dwóch pierwszych wyrazów ciągu geometrycznego \((b_n)\) jest równa \(18\).

Wyznacz te ciągi.

Zadanie nr 7 · Matura 2016
Dany jest ciąg geometryczny $(a_n)$ określony wzorem $$a_n=\left(\frac{1}{2x-371}\right)^{n}\qquad\text{dla } n\ge1.$$ Wszystkie wyrazy tego ciągu są dodatnie. Wyznacz najmniejszą liczbę całkowitą $x$, dla której nieskończony szereg $a_1+a_2+a_3+\ldots$ jest zbieżny.
Zadanie nr 6 · Matura 2016

Dany jest nieskończony ciąg geometryczny \((a_n)\) określony dla \(n\ge 1\), w którym iloraz jest równy pierwszemu wyrazowi, a suma wszystkich wyrazów tego ciągu jest równa \(12\).

Oblicz pierwszy wyraz tego ciągu. Podaj kolejno pierwsze trzy cyfry po przecinku otrzymanego wyniku.

Zadanie nr 7 · Matura 2014
Ciąg geometryczny $(a_n)$ ma $100$ wyrazów i są one liczbami dodatnimi. Suma wszystkich wyrazów o numerach nieparzystych jest sto razy większa od sumy wszystkich wyrazów o numerach parzystych oraz $$\log a_1+\log a_2+\log a_3+\ldots+\log a_{100}=100.$$ Oblicz $a_1$.
Zadanie nr 5 · Matura 2013
Ciąg liczbowy $(a,\ b,\ c)$ jest arytmetyczny i $a+b+c=33$, natomiast ciąg $$(a-1,\ b+5,\ c+19)$$ jest geometryczny. Oblicz $a$, $b$, $c$.
Zadanie nr 5 · Matura 2012
Trzy liczby tworzą ciąg geometryczny. Jeżeli do drugiej liczby dodamy $8$, to ciąg ten zmieni się w arytmetyczny. Jeżeli zaś do ostatniej liczby nowego ciągu arytmetycznego dodamy $64$, to tak otrzymany ciąg będzie znów geometryczny. Znajdź te liczby. Uwzględnij wszystkie możliwości.
Zadanie nr 5 · Matura 2011

O ciągu \((x_n)\) dla \(n\ge1\) wiadomo, że:

a) ciąg \((a_n)\) określony wzorem \(a_n=3^{x_n}\) dla \(n\ge1\) jest geometryczny o ilorazie \(q=27\),

b) \(x_1+x_2+\ldots+x_{10}=145\).

Oblicz \(x_1\).

Zadanie nr 3 · Matura 2011

Ciąg \((a,b,c)\) jest geometryczny. Ciąg \((3a+3,\;2b,\;c-12)\) jest arytmetyczny i suma jego dwóch pierwszych wyrazów jest równa trzeciemu.

Oblicz \(a\), \(b\), \(c\).

Zadanie nr 5 · Matura 2010

O liczbach \(a,b,c\) wiemy, że ciąg \((a,b,c)\) jest arytmetyczny i \(a+c=10\), zaś ciąg \((a+1,\ b+4,\ c+19)\) jest geometryczny. Wyznacz te liczby.

Zadanie nr 7 · Matura 2009

Ciąg \((x-3,\ x+3,\ 6x+2,\ \ldots)\) jest nieskończonym ciągiem geometrycznym o wyrazach dodatnich. Oblicz iloraz tego ciągu i uzasadnij, że \(\dfrac{S_{19}}{S_{20}}\lt \dfrac14\), gdzie \(S_n\) oznacza sumę \(n\) początkowych wyrazów tego ciągu.

Zadanie nr 6 · Matura 2008

Udowodnij, że jeżeli ciąg \((a,b,c)\) jest jednocześnie arytmetyczny i geometryczny, to \(a=b=c\).

Zadanie nr 19 · Matura 2006

Nieskończony ciąg geometryczny \((a_n)\) jest zdefiniowany wzorem rekurencyjnym: \(a_1=2\), \(a_{n+1}=a_n\cdot\log_2(k-2)\), dla każdej liczby naturalnej \(n\ge1\). Wszystkie wyrazy tego ciągu są różne od zera. Wyznacz wszystkie wartości parametru \(k\), dla których istnieje suma wszystkich wyrazów nieskończonego ciągu \((a_n)\).

Zadanie nr 14 · Matura 2006

Dany jest ciąg trójkątów równobocznych takich, że bok następnego trójkąta jest wysokością poprzedniego. Oblicz sumę pól wszystkich tak utworzonych trójkątów, przyjmując, że bok pierwszego trójkąta ma długość \(a\ (a>0)\).

Zacznij dziś

Zacznij naukę już dziś — to nic nie kosztuje

Załóż bezpłatne konto i otwórz dostęp do pełnego śledzenia postępów, planów nauki i quizów. Arkusze i zadania podstawowe są dostępne bez rejestracji. Już ponad 5 000 uczniów uczy się z Matematix.