Progresiones aritméticas

Una progresión aritmética es una sucesión de números, tales que cada uno de ellos (salvo el primero) es igual al anterior más un número fijo llamado diferencia o distancia que se representa por \(d\).

Ejemplo: Dada la sucesión \(\left\{a_n\right\}=\ 4,\ 9,\ 14,\ 19,\ 24,\ldots\) se pude ver que \(a_5-a_4=a_4-a_3=a_3-a_2=a_2-a_1=5\) es decir existe una diferencia o distancia constante, para cualesquiera dos términos consecutivos ordenados de manera descendente, igual a cinco, es decir,
\(~~~~~~~~~~24-19=19-14=14-9=9-4=5\)
y por tanto, la sucesión es una progresión aritmética.

Término general de una progresión aritmética.
Dado que una progresión aritmética es una sucesión \(\left\{a_n\right\}=\ a_1,~a_2,~a_3,~a_4,~\ldots a_n\) donde existe una distancia o diferencia, la cual es una constante \(d\) se tiene lo siguiente: \begin{align} &a_1=\ a_1\\ &a_2=\ a_1+d\\ &a_3=a_2+d=\ a_1+2d\\ &a_4=a_3+d= a_1+3d\\ &~~~~~~\vdots\\ &a_n=a_1+(n-1)d\end{align} Se pude ver que cada término es igual al primer término, más tantas veces la distancia o diferencia, como términos le preceden, lo cual permite deducir que para \(n\) igual a cualquier número natural, $$a_n=\ a_1+\ (n-1)d$$ La cual es la expresión del término general en una progresión aritmética, en función del primer término y la distancia.

De la expresión anterior se pueden deducir fórmulas útiles en la resolución de situaciones dónde se pide hallar \(a_1,~n\) o la distancia \(d\) mediante el simple despeje matemático de la expresión, como puede observarse a continuación: \begin{align} &a_1=a_n-(n-1)d\\ &n=\frac{a_n-a_1}{d}+1\\ &d=\frac{a_n-a_1}{n-1}\end{align} Si no se conoce el valor que ocupa el primer término de la progresión, pero si el valor de un término de posición \(k\), análogamente se pude decir que el término general será $$a_n=\ a_k+(n-k)d$$ que es una expresión alternativa para resolver algunos problemas, note que solo se ha cambiado el número uno por \(k\) en el término general \(\ a_n\).

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Interpolación de \(n\) términos en una progresión aritmética.
Interpolar medios diferenciales o aritméticos entre dos números, es construir una progresión aritmética que tenga por extremos los números dados.

Sean los extremos \(a\) y \(b\), y el número de medios \(m\) a interpolar, entonces la distancia o diferencia \(d\) de la nueva progresión está dada por la expresión: $$d=\frac{b-a}{m+1}~~~~~~~(*)$$ Si se despeja la distancia en la expresión \(a_n=a_1+\left(n-1\right)d\) se tiene: $$d=\frac{a_n-a_1}{n-1}~~~~~~~(**)$$ de donde igualando ambas expresiones, $$\frac{b-a}{m+1}=\frac{a_n-a_1}{n-1}$$ Ejemplo 1. Interpolar tres medios aritméticos entre 5 y 15.
Solución: se pide construir la progresión aritmética \(\left\{a_n\right\}=5,a_2,a_3,a_4,15\) así que calculando la distancia \(d\) para \(m=3\) se tiene, \begin{align} &d=\frac{b-a}{m+1}=\frac{15-5}{3+1}=\frac{5}{2}\\ &\{a_n\}=5,\frac{15}{2}, 10, \frac{25}{2},15\end{align} La cual también puede escribirse en forma decimal como: $$\left\{a_n\right\}=5,~7.5,~10,~12.5,~15.$$ Ejemplo 2.

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