Logaritma ve Diziler

Geometrik Dizi Konu Anlatımı

AYT10 dakikalık okuma

Geometrik dizi: her adımda iki katına çıkan ahşap küp gruplarını yan yana dizen iki öğrenci

Geometrik dizi, ardışık iki teriminin oranı hep aynı olan dizidir. Her adımda aynı sayıyla çarpıldığı için terimleri katlanarak büyür ya da küçülür; bileşik faiz, nüfus artışı ve yarılanma gibi süreçler bu dizilerle modellenir. Bu yazıda geometrik dizinin tanımını ve ortak oranı, genel terimi, negatif ve kesirli oranları, geometrik ortalama özelliğini, simetrik terimleri, ilk n terim toplamını ve ispatını, sonsuz geometrik toplamı, devirli ondalık sayılarla bağlantısını ve faiz, bakteri, zıplayan top gibi problemleri çözümlü örneklerle ele alıyoruz.


Geometrik dizi nedir?

Önce şunları bil

Bu yazıyı daha rahat anlamak için dizi kavramını, üslü sayıları ve aritmetik diziyi biliyor olman yeterli.

Temel bilgiler için Diziler Konu Anlatımı ve Aritmetik Dizi Konu Anlatımı yazılarına göz at.

Ardışık iki teriminin oranı her zaman aynı olan dizilere geometrik dizi denir. Bu sabit orana ortak oran denir ve r ile gösterilir. 3,6,12,24,… dizisinde her terim bir öncekinin iki katıdır; ortak oran r=2 dir.

Kapaktaki öğrenciler ahşap küpleri 1, 2, 4 ve 8 lik gruplar hâlinde diziyor. Her grup bir öncekinin iki katı olduğu için grupların büyüklükleri bir geometrik dizi oluşturuyor. Aritmetik dizide her adımda aynı sayı eklenirken geometrik dizide her adımda aynı sayıyla çarpılır.

Geometrik dizi olma koşulu

Bir dizinin geometrik olup olmadığını anlamak için ardışık terimlerin oranına bakılır. Terimler sıfırdan farklıysa ve oran her n için aynı sabitse dizi geometriktir: an+1an=r.

Örnek

an=5·3n ve bn=n·2n dizileri verilsin.

Hangisinin geometrik dizi olduğunu bulalım.

an+1an=5·3n+15·3n=3; oran sabittir, an geometriktir.

bn+1bn=2(n+1)n; oran n ye bağlıdır, bn geometrik değildir.

Hap bilgi

Geometrik dizide her adımda aynı sayıyla çarpılır.

Genel terimi c·rn biçiminde olan her dizi geometriktir.

Genel terim formülü

Birinci terimden n inci terime ulaşmak için ortak oranla n−1 kez çarpılır. Bu yüzden geometrik dizinin genel terimi şöyledir:

an=a1·rn−1

Örnek

a1=3 ve r=2 olan geometrik dizi verilsin.

Sekizinci terimi bulalım.

a8=3·27 olur.

Sonuç 3·128=384 tür.

Aritmetik dizide olduğu gibi formül iki terim arasına da genellenir: an=ak·rn−k. Sıra numaraları farkı kadar ortak oranla çarpılır ya da bölünür.

İki terimi verilen dizi

İki terimi bilinen bir geometrik dizide büyük sıralı terim küçük sıralı terime bölünür. Sonuç, ortak oranın sıra numaraları farkı kadar kuvvetidir.

Örnek

Bir geometrik dizide a2=6 ve a5=162 olsun.

Ortak oranı, ilk terimi ve yedinci terimi bulalım.

a5a2=r3=27, yani r=3 olur; a1=63=2.

a7=2·36=1458 bulunur.

Kuvvet çift olduğunda iki ortak oran çıkabilir. Örneğin r2=9 ise r=3 ya da r=−3 olur; soruda başka bir bilgi yoksa iki dizi de koşulu sağlar.

Negatif ortak oran

Ortak oran negatifse terimlerin işareti her adımda değişir. Böyle bir dizi ne artan ne azalandır; terimler sıfırın iki yanında gidip gelir ve mutlak değerleri |r| ye göre büyür ya da küçülür.

Örnek

2,−6,18,−54,… dizisi verilsin.

Ortak oranı ve altıncı terimi bulalım.

r=−62=−3 olur.

a6=2·(−3)5=−486 bulunur; çift sıralı terimler negatiftir.

Kesirli ortak oran

Ortak oran 0 ile 1 arasındaysa pozitif terimli dizi azalır ve terimler sıfıra yaklaşır. Her adımda aynı oranda küçülen nicelikler bu tür dizilerle modellenir.

Örnek

64,32,16,… dizisi verilsin.

Ortak oranı ve yedinci terimi bulalım.

r=3264=12 olur.

a7=64·(12)6=1 bulunur.

Artan, azalan ve değişken işaretli

Geometrik dizinin davranışını ilk terimin işareti ve ortak oran birlikte belirler. İlk terim pozitifken durum şöyledir:

Ortak oranDiziÖrnek
r>1Artan2,6,18,…
0<r<1Azalan81,27,9,…
r=1Sabit5,5,5,…
r<0İşaret değiştirir1,−2,4,…

İlk terim negatifse artan ve azalan yer değiştirir: −2,−6,−18,… dizisinde r=3 tür ama terimler küçüldüğü için dizi azalandır.

Geometrik ortalama özelliği

Geometrik dizide her terimin karesi, komşu iki terimin çarpımına eşittir: an2=an−1·an+1. Bu yüzden a, b, c sayılarının geometrik dizi oluşturması için b2=ac olmalıdır. Pozitif terimlerde b=ac sayısına a ile c nin geometrik ortalaması denir.

Örnek

x, x+3 ve x+9 sayıları bu sırayla bir geometrik dizinin ardışık terimleri olsun.

x i ve terimleri bulalım.

(x+3)2=x(x+9), yani x2+6x+9=x2+9x ve x=3 olur.

Terimler 3, 6 ve 12 dir; ortak oran 2 dir.

Aritmetik ve geometrik ortalama

İki pozitif sayının aritmetik ortalaması hiçbir zaman geometrik ortalamasından küçük değildir: a+b2≥ab. Eşitlik yalnızca iki sayı eşitken sağlanır.

Örnek

4 ve 9 sayıları verilsin.

Aritmetik ve geometrik ortalamalarını karşılaştıralım.

Aritmetik ortalama 4+92=6,5 tir.

Geometrik ortalama 36=6 dır; aritmetik ortalama daha büyüktür.

Simetrik terimler

Geometrik dizide sıra numaralarının toplamı eşit olan terim çiftlerinin çarpımları eşittir: p+q=k+m ise ap·aq=ak·am olur. Aritmetik dizideki toplam özelliğinin çarpma karşılığıdır.

Örnek

Bir geometrik dizide a2·a9=20 olsun.

a5·a6 ve a1·a10 çarpımlarını bulalım.

2+9=5+6=11 olduğundan a5·a6=20 olur.

1+10=11 olduğundan a1·a10=20 olur.

Terim sayısı

İlk ve son terimi ile ortak oranı bilinen bir geometrik dizinin terim sayısı, son terim ilk terime bölünerek bulunur. Bölüm, ortak oranın terim sayısından bir eksik kuvvetidir.

Örnek

3,6,12,…,768 dizisi verilsin.

Dizinin kaç terimi olduğunu bulalım.

7683=256=28 olduğundan n−1=8 olur.

Dizinin 9 terimi vardır.

İlk n terimin toplamı

Geometrik dizinin ilk n teriminin toplamı Sn olsun. Sn ortak oranla çarpılıp kendisinden çıkarılırsa ortadaki bütün terimler sadeleşir ve yalnızca ilk terim ile a1rn kalır: Sn−rSn=a1−a1rn. Buradan r≠1 için şu formül çıkar:

Sn=a1·rn−1r−1

Ortak oran 1 ise bütün terimler eşittir ve toplam Sn=n·a1 olur. Formüldeki kesir, r<1 iken pay ve payda negatif çıksın diye 1−rn1−r olarak da yazılabilir; iki yazım aynı sonucu verir.

Toplam formülünün kullanımı

Toplam formülü ilk terim, ortak oran ve terim sayısıyla çalışır. Son terim verilmişse önce terim sayısı bulunur.

Örnek

3,6,12,… dizisi verilsin.

İlk 8 terimin toplamını bulalım.

S8=3·28−12−1 olur.

3·255=765 bulunur.

Örnek

1+2+4+⋯+29 toplamı verilsin.

Değerini bulalım.

Toplamda 10 terim vardır, a1=1 ve r=2 dir.

S10=210−1=1023 bulunur.

Kesirli oranla toplam

Ortak oran 1 den küçükken formülün 1−rn1−r biçimi hesabı kolaylaştırır. Terimler küçüldüğü için toplam, terim sayısı arttıkça belirli bir sayıya yaklaşır.

Örnek

1+12+14+⋯+132 toplamı verilsin.

Değerini bulalım.

Toplamda 6 terim vardır ve r=12 dir: S6=1−(12)61−12.

2·6364=6332 bulunur; toplam 2 ye çok yakındır.

Sonsuz geometrik toplam

Ortak oranın mutlak değeri 1 den küçükse rn terimi sıfıra yaklaşır. Bu yüzden |r|<1 olduğunda, terim sayısı sonsuza giderken toplam belirli bir sayıya ulaşır:

S=a11−r

Örnek

1+12+14+⋯ sonsuz toplamı verilsin.

Değerini bulalım.

a1=1 ve r=12 olduğundan S=11−12 olur.

Sonuç 2 dir.

Ortak oranın mutlak değeri 1 ya da daha büyükse terimler küçülmez ve toplam sonsuza gider ya da bir değere yerleşmez. 1+2+4+⋯ toplamının sonlu bir değeri yoktur.

Devirli ondalık sayılar

Devirli ondalık sayılar aslında sonsuz geometrik toplamlardır. 0,333… sayısı 310+3100+⋯ toplamıdır; ilk terimi 310, ortak oranı 110 dir.

Örnek

0,3636… devirli sayısı verilsin.

Sayıyı kesir olarak yazalım.

Toplam 36100+3610000+⋯ olur; a1=36100 ve r=1100.

S=36/10099/100=3699=411 bulunur.

Bu yöntem, devirli sayıyı kesre çevirme kuralının neden doğru olduğunu da açıklar. Ayrıntılı kurallar için Devirli Ondalık Sayılar Nasıl Kesre Çevrilir? yazısına bakabilirsin.

Üç terim problemi

Geometrik dizi oluşturan üç sayı sorulduğunda terimleri ar, a ve ar olarak almak hesabı kısaltır; çünkü çarpımda ortak oran sadeleşir ve ortanca terim hemen bulunur.

Örnek

Geometrik dizi oluşturan üç pozitif sayının çarpımı 216, toplamı 21 olsun.

Sayıları bulalım.

Çarpımdan a3=216, yani a=6. Toplamdan 6r+6+6r=21, yani 2r2−5r+2=0 ve r=2 ya da r=12.

İki durumda da sayılar 3, 6 ve 12 olur.

Problem: bileşik faiz

Bileşik faizde her yılın sonundaki para, bir önceki yılın paranın faiz oranı kadar fazlasıdır. Bu yüzden yıl sonu tutarları ortak oranı 1+faiz100 olan bir geometrik dizi oluşturur.

Örnek

1000 TL yıllık yüzde 10 bileşik faizle yatırılıyor.

İlk üç yılın sonundaki tutarları bulalım.

Ortak oran 1,1 dir; birinci yıl sonunda 1100 TL, ikinci yıl sonunda 1210 TL olur.

Üçüncü yıl sonunda 1000·1,13=1331 TL olur.

Paranın belirli bir tutara kaç yılda ulaşacağı ise logaritma ile bulunur; bunun için Logaritmik Denklemler Nasıl Çözülür? yazısına bakabilirsin.

Problem: bakteri üremesi

Sabit sürelerde bölünerek çoğalan canlıların sayısı geometrik dizi oluşturur. Her dönemde sayı iki katına çıkıyorsa ortak oran 2 dir ve n dönem sonraki sayı başlangıç sayısının 2n katı olur.

Örnek

Bir bakteri her 20 dakikada bir ikiye bölünüyor ve başlangıçta 1 bakteri var.

İki saat sonra kaç bakteri olacağını bulalım.

İki saat 120 dakikadır; bu sürede 6 bölünme olur.

Bakteri sayısı 26=64 olur.

Problem: zıplayan top

Yere çarptıktan sonra her seferinde bir önceki yüksekliğin sabit bir kesri kadar yükselen top, geometrik dizinin klasik bir uygulamasıdır. Topun aldığı toplam yol ise sonsuz geometrik toplamla bulunur.

Örnek

16 metre yükseklikten bırakılan bir top her çarpmadan sonra bir önceki yüksekliğin 34 ü kadar yükseliyor.

Üçüncü sıçramanın yüksekliğini ve topun durana kadar aldığı toplam yolu bulalım.

Sıçrama yükseklikleri 12, 9, 6,75 metre olur; üçüncü sıçrama 16·(34)3=6,75 metredir.

Sıçramaların toplamı 121−34=48 metredir; top her sıçramada hem çıkıp hem indiği için toplam yol 16+2·48=112 metre olur.

Problem: iç içe kareler

Bir karenin kenar orta noktaları birleştirilince alanı yarısı kadar olan yeni bir kare oluşur. İşlem tekrarlandıkça karelerin alanları ortak oranı 12 olan bir geometrik dizi oluşturur.

Örnek

Kenarı 4 birim olan bir karenin içine bu yolla sonsuz sayıda kare çiziliyor.

Bütün karelerin alanları toplamını bulalım.

Alanlar 16, 8, 4, … olur; a1=16 ve r=12.

Toplam 161−12=32 birimkare olur.

Problem: yarılanma

Radyoaktif maddeler ve bazı ilaçların vücuttaki miktarı sabit sürelerde yarıya iner. Her yarılanma süresinin sonundaki miktarlar ortak oranı 12 olan bir geometrik dizi oluşturur.

Örnek

Yarılanma süresi 5 yıl olan bir maddeden 1600 gram var.

20 yıl sonra kalan miktarı bulalım.

20 yılda 4 yarılanma olur.

Kalan miktar 1600·(12)4=100 gram olur.

Geometrik dizinin logaritması

Pozitif terimli bir geometrik dizinin terimlerinin logaritması alınırsa bir aritmetik dizi elde edilir. Çarpma logaritmada toplamaya dönüştüğü için ortak oranla çarpmak, ortak farkı logr olan bir eklemeye dönüşür.

Örnek

2,4,8,16,… geometrik dizisi verilsin.

Terimlerin 2 tabanında logaritmalarını inceleyelim.

Logaritmalar 1, 2, 3, 4, … olur.

Bu, ortak farkı log22=1 olan bir aritmetik dizidir.

Bu bağlantı, katlanarak büyüyen verilerin logaritmik ölçekte düz bir çizgi gibi görünmesinin de nedenidir. Logaritmanın ayrıntıları için Logaritma Konu Anlatımı yazısına bakabilirsin.

Aritmetik ve geometrik dizi karşılaştırması

ÖzellikAritmetik diziGeometrik dizi
AdımAynı sayı eklenirAynı sayıyla çarpılır
SabitOrtak fark dOrtak oran r
Genel terima1+(n−1)da1·rn−1
Orta terim2b=a+cb2=ac
Simetrik terimlerToplamlar eşitÇarpımlar eşit
BüyümeDoğrusalÜstel

Uzun vadede üstel büyüme her zaman doğrusal büyümeyi geçer. Her gün 100 TL eklenen bir birikim ile her gün iki katına çıkan bir kuruş arasındaki fark, birkaç haftada çok büyük boyutlara ulaşır.

Sınavda geometrik dizi

Sınavda nasıl çıkar

İleri düzeyde (AYT) geometrik diziler; genel terim, iki terimi verilen dizi, geometrik ortalama, simetrik terimler, toplam formülü ve sonsuz toplam biçiminde karşına çıkabilir.

Faiz, nüfus ve zıplayan top gibi problemler de bu konuya dayanır.

Soruda iki terim verilmişse büyük sıralıyı küçük sıralıya bölerek ortak oranın kuvvetini bul. Çarpım soruluyorsa simetrik terim özelliğine, sonsuz toplam soruluyorsa önce ortak oranın mutlak değerinin 1 den küçük olup olmadığına bak.

Sık yapılan hatalar

HataDoğrusu
an=a1·rn yazmakan=a1·rn−1
r2=9 iken yalnız r=3 almakr=−3 de olabilir
|r|≥1 iken sonsuz toplam formülünü kullanmakToplam sonlu değildir
r=1 iken toplam formülünü kullanmakSn=n·a1
Zıplayan topta sıçramaları bir kez saymakÇıkış ve iniş iki kez sayılır
Geometrik ortalamada b=a+c2 yazmakb2=ac

Bu hataların çoğu aritmetik dizinin formüllerini geometrik diziye taşımaktan doğar. Toplama yerine çarpma, fark yerine oran ve katsayı yerine kuvvet düşünmek, iki dizi arasındaki geçişi doğru yapmayı sağlar.

Hap bilgi özeti

  1. Geometrik dizide her adımda aynı sayıyla çarpılır.

    Genel terimi c·rn biçiminde olan her dizi geometriktir.

Sık sorulanlar

Geometrik dizi nedir?

Ardışık iki teriminin oranı hep aynı olan dizidir. Bu sabit orana ortak oran denir.

Geometrik dizinin genel terimi nedir?

a n eşittir a 1 çarpı r üzeri n eksi 1 dir. İlk terim ortak oranla n eksi 1 kez çarpılır.

Geometrik dizide ilk n terimin toplamı nasıl bulunur?

r 1 den farklıysa S n eşittir a 1 çarpı r üzeri n eksi 1 bölü r eksi 1 dir. r 1 ise toplam n çarpı a 1 olur.

Sonsuz geometrik toplam ne zaman vardır?

Ortak oranın mutlak değeri 1 den küçükse vardır ve a 1 bölü 1 eksi r ye eşittir.

Geometrik ortalama nedir?

İki pozitif sayının çarpımının kareköküdür. a, b, c geometrik dizi oluşturuyorsa b nin karesi a ile c nin çarpımına eşittir.

Devirli ondalık sayı geometrik diziyle nasıl kesre çevrilir?

Devirli sayı sonsuz bir geometrik toplam olarak yazılır ve a 1 bölü 1 eksi r formülü uygulanır. Örneğin 0.3636 devirli sayısı 4 bölü 11 dir.

Geometrik dizi ile aritmetik dizi arasındaki fark nedir?

Aritmetik dizide her adımda aynı sayı eklenir, geometrik dizide ise her adımda aynı sayıyla çarpılır. Bu yüzden aritmetik dizi doğrusal, geometrik dizi üstel büyür.

Kontrol listesi

0 / 10 tamamlandı

Bunlar da ilgini çekebilir

Bu yazıyı paylaş

WhatsAppX
✕