1. పరిచయం – దైనందిన జీవితంలో క్రమాలు (Introduction: Patterns around us)
ప్రకృతిలో, దైనందిన జీవితంలో అనేక విషయాలు ఒక క్రమాన్ని (pattern) అనుసరిస్తాయి – ఉదా: పొద్దుతిరుగుడు పూరేకులు, తేనెపట్టులో రంధ్రాలు, మొక్కజొన్న కంకిలో గింజలు, అనాస పండు మీది సర్పిలాలు. పాఠ్యపుస్తకం 5.1లో ఇచ్చిన క్రమాల్లో ఏది AP, ఏది కాదు అని పరీక్షలో గుర్తించగలగాలి.
పుస్తకంలోని ఆరు ఉదాహరణలు
- (i) రీనా జీతం: ₹8000 తో మొదలై ఏడాదికి ₹500 పెరుగుదల → 8000, 8500, 9000, … → AP (+500)
- (ii) నిచ్చెన రాడ్ల పొడవులు: 45, 43, 41, 39, 37, 35, 33, 31 cm (ప్రతిసారి 2 cm తగ్గుదల) → AP (−2)
- (iii) పొదుపు పథకం: ప్రతి 3 ఏళ్లకు మొత్తం 5/4 రెట్లు: 10000, 12500, 15625, 19531.25 → AP కాదు (ఒకే సంఖ్యతో గుణించడం)
- (iv) భుజం 1, 2, 3, … ఉన్న చతురస్రాల్లో ప్రమాణ చతురస్రాలు: 1², 2², 3², … → AP కాదు (వర్గాలు)
- (v) షకీలా కూతురి హుండీ: మొదటి పుట్టినరోజుకు ₹100, ఆపై ఏటా ₹50 పెంపు: 100, 150, 200, 250, … → AP (+50)
- (vi) కుందేళ్ల జతలు: 1, 1, 2, 3, 5, 8 → AP కాదు (వరుస భేదాలు 0, 1, 1, 2, 3 సమానం కావు)
గుర్తింపు నియమం (Rule)
- ప్రతి పదాన్ని దాని ముందు పదానికి స్థిరమైన సంఖ్యను కూడటం ద్వారా పొందితే అది AP.
- గుణించడం ద్వారా, వర్గాలు తీసుకోవడం ద్వారా పొందే క్రమాలు AP కావు.
- ఈ అధ్యాయంలో: "కూడటం ద్వారా వచ్చే క్రమం", దాని n-వ పదం, మొదటి n పదాల మొత్తం (sum), దైనందిన సమస్యలు.
2. అంక శ్రేఢి నిర్వచనం – సామాన్య భేదం (Arithmetic Progression & Common Difference)
నిర్వచనం: మొదటి పదం మినహా ప్రతి పదాన్ని, దాని ముందు పదానికి ఒక స్థిర సంఖ్యను కూడటం ద్వారా పొందే సంఖ్యల జాబితాను అంక శ్రేఢి (Arithmetic Progression, AP) అంటారు. ఈ స్థిర సంఖ్యను సామాన్య భేదం (common difference, d) అంటారు. d ధనాత్మకం, ఋణాత్మకం లేదా సున్నా కావచ్చు.
పుస్తకంలోని ఐదు జాబితాలు (5.2)
- (i) 1, 2, 3, 4, … → d = 1
- (ii) 100, 70, 40, 10, … → d = −30
- (iii) −3, −2, −1, 0, … → d = 1
- (iv) 3, 3, 3, 3, … → d = 0 (అన్ని పదాలు సమానం – ఇదీ AP)
- (v) −1.0, −1.5, −2.0, −2.5, … → d = −0.5
సంకేతాలు
- మొదటి పదం a₁ (= a), రెండవ పదం a₂, …, n-వ పదం aₙ
- సామాన్య భేదం d.
- a₂ − a₁ = a₃ − a₂ = … = aₙ − aₙ₋₁ = d.
- సాధారణంగా d = a(k+1) − a(k) (ఏ వరుస రెండు పదాలైనా).
వర్గీకరణ (d గుర్తు ఆధారంగా)
- d > 0 → పదాలు పెరుగుతాయి (increasing AP)
- d < 0 → పదాలు తగ్గుతాయి (decreasing AP)
- d = 0 → అన్ని పదాలు సమానం (constant AP)
3. AP సాధారణ రూపం – పరిమిత, అపరిమిత AP (General Form, Finite & Infinite AP)
సాధారణ రూపం (General form): మొదటి పదం a, సామాన్య భేదం d అయిన AP:
a, a + d, a + 2d, a + 3d, …
ఒక AP ని పూర్తిగా తెలుసుకోవడానికి కనీస సమాచారం a మరియు d – రెండూ అవసరం; ఒకటి మాత్రమే సరిపోదు.
a, d నుంచి AP రాయడం (పుస్తక ఉదాహరణలు)
- a = 6, d = 3 → 6, 9, 12, 15, …
- a = 6, d = −3 → 6, 3, 0, −3, …
- a = −7, d = −2 → −7, −9, −11, −13, …
- a = 1.0, d = 0.1 → 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, …
- a = 0, d = 1½ → 0, 1½, 3, 4½, 6, …
- a = 2, d = 0 → 2, 2, 2, 2, …
పరిమిత AP (Finite AP) – చివరి పదం ఉంటుంది. పుస్తకంలోని ఉదాహరణలు:
- (a) క్యూలో విద్యార్థుల ఎత్తులు 147, 148, 149, …, 157 cm
- (b) వారం కనిష్ఠ ఉష్ణోగ్రతలు −3.1, −3.0, −2.9, …, −2.5
- (c) లోన్ ₹1000లో ప్రతినెల 5% (₹50) చెల్లించగా మిగిలే మొత్తం: 950, 900, 850, 800, …, 50
- (d) I–XII తరగతుల టాపర్లకు బహుమతులు: 200, 250, 300, 350, …, 750
- (e) నెలకు ₹50 పొదుపు → 50, 100, 150, …, 500 (10 నెలలు)
అపరిమిత AP (Infinite AP) – చివరి పదం ఉండదు (1, 2, 3, 4, …; 100, 70, 40, 10, …).
- AP లో m పదాలుంటే చివరి పదం aₘ ను l తో కూడా సూచిస్తారు.
4. AP అవునో కాదో పరీక్షించడం – a, d కనుగొనడం (Checking an AP & finding a, d)
పరీక్షా పద్ధతి: ఇచ్చిన జాబితాలో a₂ − a₁, a₃ − a₂, a₄ − a₃, … అన్నీ సమానమైతే AP; ఒక్కటి భిన్నమైనా AP కాదు.
పుస్తక ఉదాహరణలు (Example 1, 2)
- 3/2, 1/2, −1/2, −3/2, … → a = 3/2, d = 1/2 − 3/2 = −1
- 4, 10, 16, 22, … → భేదాలు 6, 6, 6 → AP, d = 6
- తర్వాతి రెండు పదాలు 28, 34
- 1, −1, −3, −5, … → భేదాలు −2, −2, −2 → AP, d = −2
- తర్వాతి పదాలు −7, −9
- −2, 2, −2, 2, −2, … → భేదాలు 4, −4 → AP కాదు
- 1, 1, 1, 2, 2, 2, 3, 3, 3, … → భేదాలు 0, 0, 1 → AP కాదు
Exercise 5.1 ఆధారిత వర్గాలు
- టాక్సీ ఛార్జీ: మొదటి km కు ₹15, తర్వాత ప్రతి km కు ₹8 → 15, 23, 31, 39, … → AP (d = 8)
- సిలిండర్ నుండి వాక్యూమ్ పంప్ ప్రతిసారి గాలిలో 1/4 వంతు తొలగిస్తే మిగిలే గాలి → AP కాదు (గుణకారం)
- బావి తవ్వకం ఖర్చు: మొదటి మీటరుకు ₹150, ఆ తర్వాత ప్రతి మీటరుకు ₹50 పెరుగుదల → 150, 200, 250, … → AP (d = 50)
- ₹10000 పై 8% చక్రవడ్డీతో ఖాతాలో మొత్తం → AP కాదు
- Exercise 5.1 Q4 జాబితాలు:
- 2, 4, 8, 16 – కాదు (గుణకారం)
- −1.2, −3.2, −5.2, −7.2 → AP (d = −2)
- −10, −6, −2, 2 → AP (d = 4)
- 3, 3+√2, 3+2√2, 3+3√2 → AP (d = √2)
- 0.2, 0.22, 0.222 → కాదు
- 0, −4, −8, −12 → AP (d = −4)
- −1/2, −1/2, −1/2, −1/2 → AP (d = 0)
- 1, 3, 9, 27 → కాదు
- a, 2a, 3a, 4a → AP (d = a)
- a, a², a³ → కాదు
- √2, √8, √18, √32 (= √2, 2√2, 3√2, 4√2) → AP (d = √2)
- √3, √6, √9, √12 → కాదు
- 1², 3², 5², 7² (1, 9, 25, 49) → కాదు
శీఘ్ర పరీక్ష (shortcut)
- 3 సంఖ్యలు AP లో ఉన్నాయా? 2 × మధ్య సంఖ్య = మొదటి + మూడవది.
- మొదటి కొన్ని భేదాలు సమానమైనా, అన్ని వరుస భేదాలు సమానమని నిర్ధారించాలి.
5. n-వ పద సూత్రం (nth Term of an AP: aₙ = a + (n − 1)d)
ఉత్పత్తి (Derivation) – రీనా జీతం ఉదాహరణ: మొదటి ఏడాది ₹8000, పెంపు ₹500.
- 2వ ఏడాది = 8000 + 500 = 8000 + (2 − 1)×500 = 8500
- 3వ ఏడాది = 8000 + 2×500 = 8000 + (3 − 1)×500 = 9000
- 4వ ఏడాది = 8000 + (4 − 1)×500 = 9500
- 5వ ఏడాది = 8000 + (5 − 1)×500 = 10000
- 15వ ఏడాది = 8000 + (15 − 1)×500 = ₹15000
- 25వ ఏడాది = 8000 + 24×500 = ₹20000
సాధారణ రూపంలో: a₁ = a, a₂ = a + d, a₃ = a + 2d, a₄ = a + 3d, … కాబట్టి
aₙ = a + (n − 1) d
- aₙ ను సాధారణ పదం (general term) అంటారు.
- AP లో m పదాలుంటే aₘ = l (చివరి పదం) = a + (m − 1)d.
నాలుగు రాశులు: aₙ, a, d, n – వీటిలో ఏ మూడు తెలిసినా నాలుగోది కనుగొనవచ్చు.
- aₙ కావాలంటే: నేరుగా ప్రతిక్షేపించండి.
- d కావాలంటే: d = (aₙ − a)/(n − 1)
- n కావాలంటే: n = (aₙ − a)/d + 1 ← పరీక్షల్లో అత్యంత ఉపయోగకరం
- a కావాలంటే: a = aₙ − (n − 1)d
ఏ రెండు పదాల మధ్యనైనా: aₚ − a_q = (p − q)d (a తో పని లేకుండా d పొందే shortcut).
Example 3: 2, 7, 12, … 10వ పదం: a = 2, d = 5, n = 10 → a₁₀ = 2 + 9×5 = 47.
6. n-వ పద సమస్యల రకాలు (Types of nth-term problems)
రకం 1 – ఇచ్చిన సంఖ్య ఎన్నో పదం? (Example 4): 21, 18, 15, … లో −81 ఎన్నో పదం?
- a = 21, d = −3, aₙ = −81 → −81 = 21 + (n − 1)(−3) = 24 − 3n → −105 = −3n → n = 35.
- 0 ఏదైనా పదమా? 21 + (n − 1)(−3) = 0 → 3(n − 1) = 21 → n = 8 → 8వ పదం 0.
రకం 2 – ఇచ్చిన సంఖ్య ఆ AP లో పదమేనా? (Example 6): 5, 11, 17, 23, … లో 301?
- d = 6
- 301 = 5 + (n − 1)6 → 301 = 6n − 1 → n = 302/6 = 151/3 → n పూర్ణాంకం కాదు → 301 పదం కాదు.
- Exercise 5.2 Q6: 11, 8, 5, 2, … లో −150: −150 = 11 − 3(n − 1) → n − 1 = 161/3 → n పూర్ణాంకం కాదు → పదం కాదు.
- శీఘ్ర పరీక్ష: (ఇచ్చిన సంఖ్య − a) ను d తో భాగిస్తే శేషం 0 కావాలి (భాగఫలం ధనాత్మకం, తర్వాత +1).
రకం 3 – రెండు పదాలు ఇచ్చి AP కనుగొనడం (Example 5): 3వ పదం 5, 7వ పదం 9.
- a + 2d = 5, a + 6d = 9 → 4d = 4 → d = 1, a = 3 → AP: 3, 4, 5, 6, 7, …
- Shortcut: d = (a₇ − a₃)/(7 − 3) = (9 − 5)/4 = 1.
Exercise 5.2 లోని ఇతర రకాలు (లెక్కించిన సమాధానాలు)
- a₁₁ = 38, a₁₆ = 73 → d = 35/5 = 7
- a = 38 − 70 = −32
- a₃₁ = −32 + 30×7 = 178
- 50 పదాల AP:
- a₃ = 12, a₅₀ = 106 → 47d = 94 → d = 2, a = 8
- a₂₉ = 8 + 28×2 = 64
- a₃ = 4, a₉ = −8 → d = −2, a = 8
- సున్నా పదం: 8 − 2(n − 1) = 0 → n = 5
- a₁₇ − a₁₀ = 7 → 7d = 7 → d = 1
- 3, 15, 27, 39, … లో a₅₄ + 132: 132 ÷ 12 = 11 పదాలు ముందుకు → 54 + 11 = 65వ పదం
- రెండు APలకు సమాన d
- 100వ పదాల భేదం 100 → 1000వ పదాల భేదం కూడా 100 (భేదం మారదు)
- 63, 65, 67, … మరియు 3, 10, 17, … లో n-వ పదాలు సమానం: 63 + 2(n − 1) = 3 + 7(n − 1) → 5n = 65 → n = 13
- a₃ = 16, a₇ − a₅ = 12 → 2d = 12 → d = 6, a = 4 → AP: 4, 10, 16, …
- a₄ + a₈ = 24, a₆ + a₁₀ = 44 → 2a + 10d = 24, 2a + 14d = 44 → d = 5, a = −13 → −13, −8, −3
- −3, −1/2, 2, … 11వ పదం = −3 + 10×(5/2) = 22
- 10, 7, 4, … 30వ పదం = 10 + 29(−3) = −77
ఖాళీ పదాలు (Exercise 5.2 Q3): మొదటి, చివరి పదాలతో d కనుగొని నింపాలి.
- 2, , 26 → d = 12 → 14
- , 13, , 3 → d = −5 → 18, 8
- 5, , , 9½ → d = 1.5 → 6.5, 8
- −4, , , , , 6 → d = 2 → −2, 0, 2, 4
- , 38, , , , −22 → d = −15 → 53, 23, 8, −7
పట్టిక (Exercise 5.2 Q1): (a = 7, d = 3, n = 8 → aₙ = 28); (a = −18, n = 10, aₙ = 0 → d = 2); (d = −3, n = 18, aₙ = −5 → a = 46); (a = −18.9, d = 2.5, aₙ = 3.6 → n = 10); (a = 3.5, d = 0, n = 105 → aₙ = 3.5).
7. పదాల సంఖ్య – చివరి నుండి పదం (Counting terms & term from the end)
పదాల సంఖ్య సూత్రం: AP లో a, d, చివరి పదం l తెలిస్తే
n = (l − a)/d + 1
Example 7: రెండంకెల సంఖ్యల్లో 3 చే భాగింపబడేవి ఎన్ని? AP: 12, 15, 18, …, 99 → a = 12, d = 3, l = 99 → n = (99 − 12)/3 + 1 = 29 + 1 = 30.
Exercise 5.2 లెక్కలు
- 7, 13, 19, …, 205 → n = (205 − 7)/6 + 1 = 33 + 1 = 34
- 18, 15½, 13, …, −47 → d = −2.5
- n = (−47 − 18)/(−2.5) + 1 = 26 + 1 = 27
- 3, 8, 13, 18, … లో 78 → n = (78 − 3)/5 + 1 = 16వ పదం
- మూడంకెల సంఖ్యల్లో 7 చే భాగింపబడేవి: 105, 112, …, 994 → (994 − 105)/7 + 1 = 127 + 1 = 128
- 10, 250 మధ్య 4 గుణిజాలు: 12, 16, …, 248 → (248 − 12)/4 + 1 = 59 + 1 = 60
గుణిజాల లెక్కింపు shortcut
- m గుణిజాలు x నుండి y వరకు (రెండూ గుణిజాలే అయితే): (y − x)/m + 1.
- మొదటి k ధన గుణిజాల మొత్తం: m × k(k+1)/2.
చివరి నుండి n-వ పదం (Example 8): AP 10, 7, 4, …, −62 లో చివరి నుండి 11వ పదం?
- పద్ధతి 1: మొత్తం పదాలు: −62 = 10 + (n − 1)(−3) → n − 1 = 24 → n = 25. చివరి నుండి 11వ పదం = మొదటి నుండి (25 − 11 + 1) = 15వ పదం (14వ కాదు). a₁₅ = 10 + 14(−3) = −32.
- పద్ధతి 2 (AP ని తిరగరాయడం): a = −62, d = +3 → a₁₁ = −62 + 10×3 = −32.
- సూత్రం:
- చివరి నుండి k-వ పదం = l − (k − 1)d
- లేదా మొత్తం n అయితే మొదటి నుండి (n − k + 1)-వ పదం.
- Exercise 5.2 Q17:
- 3, 8, 13, …, 253 లో చివరి నుండి 20వ పదం: n = (253 − 3)/5 + 1 = 51
- చివరి నుండి 20వ = మొదటి నుండి 32వ పదం = 3 + 31×5 = 158 (లేదా 253 − 19×5 = 158).
8. n-వ పద ఆధారిత వ్యవహార సమస్యలు (Word problems on nth term)
ఆలోచనా విధానం: సమస్యలో "ప్రతిసారి సమాన పెరుగుదల/తరుగుదల" కనపడితే → a = మొదటి విలువ, d = పెరుగుదల; అడిగిన దాన్ని aₙ లేదా n గా మార్చండి.
Example 9 – సరళ వడ్డీ: ₹1000 ను సంవత్సరానికి 8% సరళ వడ్డీతో పెడితే ఏడాది చివర వడ్డీ: ₹80, ₹160, ₹240, … (I = PRT/100). ఇది AP (a = 80, d = 80). 30 ఏళ్ల చివర వడ్డీ = a₃₀ = 80 + 29×80 = ₹2400.
- గుర్తు:
- సరళ వడ్డీ → AP
- చక్రవడ్డీ → AP కాదు.
Example 10 – పూల మడి: వరుసల్లో గులాబీ మొక్కలు 23, 21, 19, …, 5. a = 23, d = −2, aₙ = 5 → 5 = 23 + (n − 1)(−2) → n = 10 వరుసలు.
Example 16(i), (ii) – TV ఉత్పత్తి: 3వ ఏడాది 600, 7వ ఏడాది 700 (ఏటా సమాన పెరుగుదల). a + 2d = 600, a + 6d = 700 → d = 25, a = 550. 1వ ఏడాది 550; 10వ ఏడాది = 550 + 9×25 = 775.
Exercise 5.2 వ్యవహార సమస్యలు
- సుబ్బారావు: 1995లో జీతం ₹5000, ఏటా ₹200 పెంపు. ₹7000 అయ్యేది ఏ ఏడాది? 5000 + 200(n − 1) = 7000 → n = 11 → 1995 + 10 = 2005.
- రామ్కలి: మొదటి వారం ₹5, ఆపై వారానికి ₹1.75 పెంపు. n-వ వారం పొదుపు ₹20.75 → 5 + 1.75(n − 1) = 20.75 → n − 1 = 9 → n = 10.
సంవత్సరం/వారం/నెల సమస్యల tip
- మొదటి విలువ = a (1వ పదం)
- "n-వ ఏడాది" అంటే aₙ. సందర్భం చదివి a ను నిర్ణయించండి.
- సంవత్సరాల తేడా = పదాల సంఖ్య తేడా: 1995 → 2005 అంటే 11వ పదం (n − 1 = 10 ఏళ్లు).
9. గాస్ కథ – మొదటి n పదాల మొత్తం సూత్ర ఉత్పత్తి (Gauss story & derivation of Sₙ)
ప్రశ్న: షకీలా కూతురి హుండీలో 1వ పుట్టినరోజుకు ₹100, తర్వాత ఏటా ₹50 పెంపు (100, 150, 200, 250, …). 21వ పుట్టినరోజున మొత్తం ఎంత? 21 సంఖ్యలను రాసి కూడటం చాలా సమయం పడుతుంది – సూత్రం అవసరం.
గాస్ కథ: గాస్ 10 ఏళ్ల వయసులో 1 నుండి 100 వరకు పూర్ణాంకాల మొత్తం అడిగితే వెంటనే 5050 అని చెప్పాడు. పద్ధతి:
- S = 1 + 2 + 3 + … + 99 + 100
- S = 100 + 99 + … + 3 + 2 + 1 (తిరగరాయడం)
- కూడగా 2S = (100 + 1) + (99 + 2) + … + (1 + 100) = 101 + 101 + … + 101 (100 సార్లు)
- S = 100 × 101 / 2 = 5050
AP కి సాధారణీకరణ (a, d)
- S = a + (a + d) + (a + 2d) + … + [a + (n − 1)d] …(1)
- తిరగరాస్తే S = [a + (n − 1)d] + [a + (n − 2)d] + … + (a + d) + a …(2)
- (1) + (2): ప్రతి జత = 2a + (n − 1)d, ఇలాంటి జతలు n ఉన్నాయి
- 2S = n [2a + (n − 1)d] ⟹ Sₙ = n/2 [2a + (n − 1)d]
మరో రూపం: Sₙ = n/2 [a + a + (n − 1)d] = n/2 (a + aₙ); పరిమిత AP లో aₙ = l అయితే Sₙ = n/2 (a + l).
షకీలా సమాధానం: a = 100, d = 50, n = 21 → S = 21/2 [200 + 20×50] = 21/2 × 1200 = 21 × 600 = ₹12600.
10. Sₙ సూత్రాలు – ఏది ఎప్పుడు వాడాలి (Choosing the right sum formula)
రెండు సూత్రాలు
- (A) Sₙ = n/2 [2a + (n − 1)d] – a, d, n తెలిసినప్పుడు (చివరి పదం తెలియనప్పుడు).
- (B) Sₙ = n/2 (a + l) – మొదటి, చివరి పదాలు తెలిసినప్పుడు (d అవసరం లేదు).
నాలుగు రాశులు: Sₙ, a, d, n – ఏ మూడు తెలిసినా నాలుగోది కనుగొనవచ్చు. చివరి పదం l ఉంటే l = a + (n − 1)d కూడా.
ప్రత్యేక సంకేతం: Sₙ బదులు S అని కూడా రాస్తారు; S₂₀ అంటే మొదటి 20 పదాల మొత్తం.
ఉదాహరణలు
- Example 11: 8, 3, −2, … మొదటి 22 పదాల మొత్తం: a = 8, d = −5, n = 22 → S = 11[16 + 21(−5)] = 11(16 − 105) = 11 × (−89) = −979.
- Exercise 5.3 Q1:
- (i) 2, 7, 12, … 10 పదాలు: 5[4 + 45] = 245
- (ii) −37, −33, −29, … 12 పదాలు: 6[−74 + 44] = −180
- (iii) 0.6, 1.7, 2.8, … 100 పదాలు: 50[1.2 + 99×1.1] = 50 × 110.1 = 5505
- (iv) 1/15, 1/12, 1/10, … 11 పదాలు: d = 1/60, S = 11/2 (2/15 + 10/60) = 11/2 × 3/10 = 33/20.
- Q2:
- (i) 7 + 10½ + 14 + … + 84: d = 3.5, n = 23, S = 23/2 (7 + 84) = 1046.5
- (ii) 34 + 32 + … + 10: d = −2, n = 13, S = 13/2 × 44 = 286
- (iii) −5 + (−8) + … + (−230): d = −3, n = 76, S = 38 × (−235) = −8930.
- Q6:
- 17 నుండి 350 వరకు, d = 9: n = (350 − 17)/9 + 1 = 38
- S = 19 × 367 = 6973.
- Q7:
- d = 7, a₂₂ = 149 → a = 149 − 147 = 2
- S₂₂ = 11 × (2 + 149) = 1661.
- Q8:
- a₂ = 14, a₃ = 18 → d = 4, a = 10
- S₅₁ = 51/2 [20 + 200] = 5610.
ఏ సూత్రం ఎంచుకోవాలి?
- d ఇచ్చి aₙ (లేదా l) ఇవ్వకపోతే → (A).
- a, l, n ఇచ్చి d ఇవ్వకపోతే → (B) (ఉదా: ఒక సంఖ్య నుండి ఇంకో సంఖ్య వరకు మొత్తం).
11. Sₙ ఇచ్చి a, d, n కనుగొనడం (Finding unknowns from the sum)
రకం 1 – d కనుగొని మరో పదం (Example 12): మొదటి 14 పదాల మొత్తం 1050, మొదటి పదం 10; 20వ పదం ఎంత?
- 1050 = 14/2 [20 + 13d] = 140 + 91d → 910 = 91d → d = 10
- a₂₀ = 10 + 19×10 = 200.
రకం 2 – n కనుగొనడం (వర్గ సమీకరణం) (Example 13): 24, 21, 18, … ఎన్ని పదాలు తీసుకుంటే మొత్తం 78?
- 78 = n/2 [48 + (n − 1)(−3)] = n/2 (51 − 3n) → 3n² − 51n + 156 = 0 → n² − 17n + 52 = 0 → (n − 4)(n − 13) = 0
- n = 4 లేదా 13 – రెండు విలువలూ సరైనవే.
- కారణం:
- a ధనాత్మకం, d ఋణాత్మకం → కొన్ని పదాలు ధన, కొన్ని ఋణ
- 5వ నుండి 13వ పదం వరకు పదాల మొత్తం 0 (S₄ = S₁₃ = 78).
Exercise 5.3 Q3 పరిష్కారాలు
- (i) a = 5, d = 3, aₙ = 50 → n = 16, Sₙ = 8 × 55 = 440
- (ii) a = 7, a₁₃ = 35 → 35 = 7 + 12d → d = 7/3
- S₁₃ = 13/2 (7 + 35) = 273
- (iii) a₁₂ = 37, d = 3 → a = 37 − 33 = 4
- S₁₂ = 6 × (4 + 37) = 246
- (iv) a₃ = 15, S₁₀ = 125 → a + 2d = 15, 2a + 9d = 25 → d = −1, a = 17
- a₁₀ = 8
- (v) d = 5, S₉ = 75 → 9/2 (2a + 40) = 75 → a = −35/3
- a₉ = a + 40 = 85/3
- (vi) a = 2, d = 8, Sₙ = 90 → n(4n − 2) = 90 → 2n² − n − 45 = 0 → n = 5
- a₅ = 34
- (vii) a = 8, aₙ = 62, Sₙ = 210 → n/2 × 70 = 210 → n = 6
- d = 54/5 = 10.8
- (viii) aₙ = 4, d = 2, Sₙ = −14 → a = 6 − 2n
- n/2 (10 − 2n) = −14 → n² − 5n − 14 = 0 → n = 7, a = −8
- (ix) a = 3, n = 8, S = 192 → 4(6 + 7d) = 192 → d = 6
- (x) l = 28, S = 144, n = 9 → 9/2 (a + 28) = 144 → a = 4
ఇతర లెక్కలు (Exercise 5.3)
- Q4: 9, 17, 25, … మొత్తం 636 కావడానికి n: n(4n + 5) = 636 → 4n² + 5n − 636 = 0 → n = 12
- Q5:
- a = 5, l = 45, S = 400 → n/2 × 50 = 400 → n = 16
- d = 40/15 = 8/3
- Q9: S₇ = 49, S₁₇ = 289 → a + 3d = 7, a + 8d = 17 → d = 2, a = 1 → Sₙ = n²
12. ప్రత్యేక శ్రేఢులు – సహజ సంఖ్యలు, గుణిజాలు, బేసి సంఖ్యలు (Sums of special series)
మొదటి n సహజ సంఖ్యల మొత్తం (Example 14)
- a = 1, l = n, d = 1 → Sₙ = n(n + 1)/2
- మొదటి 1000 ధన పూర్ణాంకాలు: 1000/2 × (1 + 1000) = 500 × 1001 = 500500
- 1 + 2 + … + 100 = 5050
ఇతర ఉపయోగకర రూపాలు (పుస్తక సూత్రం నుండి ఉత్పన్నం)
- మొదటి n సరి సంఖ్యలు 2 + 4 + … + 2n = n(n + 1)
- మొదటి n బేసి సంఖ్యలు 1 + 3 + 5 + … + (2n − 1) = n² (a = 1, d = 2 → n/2 [2 + 2(n − 1)] = n²)
- m యొక్క మొదటి k గుణిజాలు: m × k(k+1)/2
Exercise 5.3 లెక్కలు
- Q12: 6 చే భాగింపబడే మొదటి 40 ధన పూర్ణాంకాల మొత్తం: 6 + 12 + … + 240 = 6 × (40 × 41/2) = 6 × 820 = 4920
- Q13: 8 యొక్క మొదటి 15 గుణిజాలు: 8 × (15 × 16/2) = 8 × 120 = 960
- Q14: 0, 50 మధ్య బేసి సంఖ్యలు 1, 3, …, 49 → n = 25 → 625 (= 25²)
- Q17:
- ప్రతి తరగతి ప్రతి సెక్షన్ తన తరగతి సంఖ్యకు సమాన చెట్లు నాటాలి
- I నుండి XII వరకు, ప్రతి తరగతికి 3 సెక్షన్లు → 3 × (1 + 2 + … + 12) = 3 × 78 = 234 చెట్లు.
పుస్తకంలో AM గమనిక: a, b, c AP లో ఉంటే b = (a + c)/2; b ను a, c ల అంక మధ్యమం (arithmetic mean) అంటారు.
పరీక్షా shortcut పట్టిక
- 1 నుండి n వరకు: n(n+1)/2 • మొదటి n సరి: n(n+1) • మొదటి n బేసి: n²
- మొదటి + చివరి పదాల జతలు సమానం
- మొత్తం = (n/2)(a + l)
13. aₙ = Sₙ − Sₙ₋₁ మరియు సాధారణ పద సూత్రం నుండి AP (nth term from sum / formula)
పుస్తక Remark: AP యొక్క n-వ పదం = మొదటి n పదాల మొత్తం − మొదటి (n − 1) పదాల మొత్తం:
aₙ = Sₙ − Sₙ₋₁ (n ≥ 2), మరియు a₁ = S₁
Exercise 5.3 Q11: Sₙ = 4n − n² అయితే
- మొదటి పదం S₁ = 4 − 1 = 3
- S₂ = 8 − 4 = 4 → మొదటి రెండు పదాల మొత్తం 4
- రెండవ పదం = S₂ − S₁ = 1
- S₃ = 12 − 9 = 3 → మూడవ పదం = 3 − 4 = −1
- S₁₀ = 40 − 100 = −60, S₉ = 36 − 81 = −45 → పదవ పదం = −60 − (−45) = −15
- సాధారణ పదం: aₙ = Sₙ − Sₙ₋₁ = (4n − n²) − [4(n−1) − (n−1)²] = 5 − 2n
- గమనిక: a = 3, d = −2 → aₙ = 3 − 2(n−1) = 5 − 2n ✓.
త్వరిత నియమం: Sₙ = An² + Bn (స్థిర పదం లేకుండా) రూపంలో ఉంటే అది AP; అప్పుడు a = A + B, d = 2A. (పై ఉదాహరణ: A = −1, B = 4 → a = 3, d = −2). Exercise 5.3 Q9 లో Sₙ = n² (A = 1, B = 0) → a = 1, d = 2 ✓. (ఈ రూపం Sₙ సూత్రాన్ని విస్తరిస్తే వస్తుంది: Sₙ = (d/2)n² + (a − d/2)n.)
aₙ సూత్రం ఇచ్చి AP నిరూపణ (Example 15, Exercise 5.3 Q10)
- Example 15:
- aₙ = 3 + 2n → a₁ = 5, a₂ = 7, a₃ = 9, … భేదాలు 2 → AP (d = 2)
- S₂₄ = 12[10 + 46] = 672.
- Q10 (i) aₙ = 3 + 4n: a₁ = 7, d = 4 (aₙ₊₁ − aₙ = 4 స్థిరం) → S₁₅ = 15/2 [14 + 56] = 525.
- Q10 (ii) aₙ = 9 − 5n: a₁ = 4, d = −5 → S₁₅ = 15/2 [8 − 70] = −465.
- నియమం:
- aₙ = pn + q (n లో ఘాతం 1) రూపం AP
- d = p, a = p + q.
14. మొత్తం ఆధారిత వ్యవహార సమస్యలు (Word problems on sum of AP)
Example 16(iii) – TV ఉత్పత్తి: a = 550, d = 25 → మొదటి 7 ఏళ్ల మొత్తం ఉత్పత్తి S₇ = 7/2 [1100 + 150] = 4375.
Exercise 5.3 సమస్యలు (ప్రతిదీ లెక్కించిన సమాధానం)
- Q15 – జరిమానా:
- ఆలస్యమైన రోజులకు ₹200, ₹250, ₹300, … (d = 50)
- 30 రోజులకు S₃₀ = 15[400 + 29×50] = 15 × 1850 = ₹27750.
- Q16 – బహుమతులు: ₹700 తో 7 బహుమతులు, ప్రతి బహుమతి ముందుదానికంటే ₹20 తక్కువ → 7/2 (2a − 120) = 700 → a = 160 → 160, 140, 120, 100, 80, 60, 40.
- Q17 – చెట్లు: 3 సెక్షన్లు × (1 + 2 + … + 12) = 3 × 78 = 234.
- Q18 – సర్పిలం:
- A, B కేంద్రాలుగా వరుస అర్ధవృత్తాలు, వ్యాసార్ధాలు 0.5, 1.0, 1.5, … cm
- అర్ధవృత్త పొడవు = π r. 13 అర్ధవృత్తాల మొత్తం పొడవు = π (0.5 + 1.0 + … + 6.5) = π × 0.5 × (1 + … + 13) = 22/7 × 45.5 = 143 cm.
- Q19 – దుంగల రాశి:
- 200 దుంగలు
- అడుగు వరుసలో 20, తర్వాత 19, 18, … → n/2 [40 − (n − 1)] = 200 → n² − 41n + 400 = 0 → n = 16 లేదా 25. n = 25 అయితే పై వరుస 20 − 24 = −4 (అసాధ్యం) కాబట్టి 16 వరుసలు, పై వరుసలో 5 దుంగలు (20 − 15 = 5).
- Q20 – బంగాళదుంప పందెం:
- బకెట్ మొదటి దుంపకు 5 m, దుంపల మధ్య 3 m, మొత్తం 10 దుంపలు
- ప్రతి దుంపకు వెళ్లి రావాలి → దూరాలు 2×5, 2×(5+3), 2×(5+6), … = 10, 16, 22, … (d = 6). S₁₀ = 5[20 + 9×6] = 5 × 74 = 370 m.
Exercise 5.4 (ఐచ్ఛికం – పరీక్ష దృష్ట్యా కాదని పుస్తకం పేర్కొంది; అయినా పోటీ పరీక్షలకు ఉపయోగకరం)
- Q1: 121, 117, 113, … మొదటి ఋణ పదం: 121 − 4(n − 1) < 0 → n > 31.25 → n = 32, a₃₂ = −3.
- Q2:
- a₃ + a₇ = 6, a₃·a₇ = 8 → a₃, a₇ = 2, 4 (లేదా 4, 2). (2, 4): d = 0.5, a = 1 → S₁₆ = 8[2 + 7.5] = 76
- (4, 2): d = −0.5, a = 5 → S₁₆ = 20.
- Q3:
- నిచ్చెన – రాడ్లు 25 cm దూరంలో, పొడవు 45 నుండి 25 cm కు సమానంగా తగ్గుతూ
- పై-కింద రాడ్ల మధ్య దూరం 2½ m → రాడ్లు = 250/25 + 1 = 11
- కలప పొడవు = 11/2 (45 + 25) = 385 cm.
- Q4:
- ఇంటి నంబర్లు 1 నుండి 49
- x కు ముందున్న నంబర్ల మొత్తం = తర్వాతివాటి మొత్తం → S(x−1) = S₄₉ − Sₓ → x² = 49 × 50/2 = 1225 → x = 35.
- Q5:
- 15 మెట్ల ఫుట్బాల్ టెర్రస్ (ఒక్కొక్క మెట్టు 50 m పొడవు, ఎత్తు 1/4 m, వెడల్పు 1/2 m) → k-వ మెట్టుకు ఘనపరిమాణం k × (1/4 × 1/2 × 50) = 6.25k m³
- మొత్తం = 6.25 × 120 = 750 m³.
షకీలా (పునఃస్మరణ): a = 100, d = 50, n = 21 → ₹12600.
15. షార్ట్కట్లు – 3, 4 పదాల ఎంపిక, అంక మధ్యమం (Tricks: 3/4-term selection, Arithmetic Mean)
పాఠ్యపుస్తకంలోని a, d సూత్రాల నుండి నేరుగా వచ్చే ఉపయోగకరమైన shortcuts:
1. అంక మధ్యమం (Arithmetic Mean): a, b, c AP లో ఉంటే b = (a + c)/2; ఇది పుస్తకంలోని "పాఠకునికి గమనిక". ఉపయోగాలు:
- 3 సంఖ్యలు AP లో ఉన్నాయా? → 2 × మధ్య సంఖ్య = మొదటి + మూడవది.
- ఉదా: x, 2x+1, 4x−3 AP అయితే 2(2x + 1) = x + 4x − 3 → 4x + 2 = 5x − 3 → x = 5 (పదాలు 5, 11, 17).
- ఏ AP లోనైనా aₙ = (aₙ₋₁ + aₙ₊₁)/2.
2. మూడు పదాలను ఎంచుకునే విధానం: మొత్తం/లబ్ధం ఇస్తే పదాలను a − d, a, a + d గా తీసుకోండి → మొత్తం = 3a (d మాయం).
- ఉదా:
- మూడు పదాల మొత్తం 27, లబ్ధం 693 → పదాలు 9 − d, 9, 9 + d
- 9(81 − d²) = 693 → 81 − d² = 77 → d = ±2 → AP: 7, 9, 11 (లేదా 11, 9, 7).
3. నాలుగు పదాలు: a − 3d, a − d, a + d, a + 3d (సామాన్య భేదం 2d); మొత్తం = 4a.
4. ఐదు పదాలు: a − 2d, a − d, a, a + d, a + 2d; మొత్తం = 5a.
5. పదాల జతల లక్షణాలు
- aₚ + a_q = aᵣ + aₛ, p + q = r + s అయితే. (ఉదా: a₄ + a₈ = a₆ + a₆ = 2a₆.)
- మొదటి నుండి, చివరి నుండి సమాన దూరంలో ఉన్న పదాల మొత్తం స్థిరం (= a + l) – గాస్ జతల పద్ధతికి ఆధారం.
- బేసి సంఖ్యలో పదాలుంటే Sₙ = n × (మధ్య పదం).
6. ఉపయోగకరమైన లెక్కలు
- a₁₀ = 2a₅ అయితే (a + 9d = 2a + 8d) a = d.
- S₇, S₁₇ లు ఇచ్చినప్పుడు: S₇ = 7·a₄, S₁₇ = 17·a₉ (బేసి n కి మధ్యపదం) → a₄ = 7, a₉ = 17 → d = 2 → పుస్తక Q9 (Sₙ = n²) సులువుగా వస్తుంది.
7. aₙ = Sₙ − Sₙ₋₁, Sₙ = An² + Bn (విభాగం "aₙ = Sₙ − Sₙ₋₁" చూడండి) – a = A + B, d = 2A.
16. పునఃశ్చరణ – సూత్రాల పట్టిక, సాధారణ తప్పులు (Formula sheet & common mistakes)
ముఖ్య సూత్రాలు (పుస్తక సారాంశం 5.5 + సాధన)
- AP:
- a, a + d, a + 2d, a + 3d, … (d = a₂ − a₁ = a₃ − a₂ = …
- aₖ₊₁ − aₖ స్థిరం)
- n-వ పదం: aₙ = a + (n − 1)d
- పదాల సంఖ్య: n = (l − a)/d + 1
- మొత్తం (a, d, n): Sₙ = n/2 [2a + (n − 1)d]
- మొత్తం (a, l, n): Sₙ = n/2 (a + l)
- పద–మొత్తం సంబంధం:
- aₙ = Sₙ − Sₙ₋₁
- a₁ = S₁
- అంక మధ్యమం: b = (a + c)/2
- సహజ సంఖ్యలు: 1 + 2 + … + n = n(n + 1)/2
- రెండు పదాల భేదం: aₚ − a_q = (p − q)d
గుర్తుంచుకోవలసిన ఫలితాలు (పుస్తకం నుండి)
- 1 + 2 + … + 100 = 5050
- 1 + … + 1000 = 500500
- 8000, 8500, … లో 15వ పదం ₹15000, 25వ పదం ₹20000
- షకీలా 21 ఏళ్ల మొత్తం ₹12600
- 24, 21, 18, … : S₄ = S₁₃ = 78 (n = 4 లేదా 13)
- 21, 18, 15, … : 35వ పదం −81, 8వ పదం 0
- 5, 11, 17, … :
- 301 పదం కాదు
- 2 అంకెల 3 గుణిజాలు 30
- 10, 7, 4, …, −62 లో చివరి నుండి 11వ పదం −32
- వ్యవహార సమస్యలు:
- జరిమానా ₹27750
- బంగాళదుంప పందెం 370 m
- దుంగలు 16 వరుసలు
- చెట్లు 234
సాధారణ తప్పులు
- d = ముందు − తర్వాత అని తీసుకోవడం (సరైనది: తర్వాత − ముందు).
- aₙ లో (n − 1) బదులు n వాడటం; Sₙ లో 2a మరచిపోవడం.
- పదాల సంఖ్యలో +1 మరచిపోవడం; చివరి నుండి k-వ పదాన్ని (n − k)గా తీసుకోవడం.
- n భిన్నంగా/ఋణంగా వస్తే దాన్ని పదంగా అంగీకరించడం.
- సరళ వడ్డీ (AP) – చక్రవడ్డీ (AP కాదు) గందరగోళం.
- వర్గ సమీకరణంలో రెండు మూలాలనూ సందర్భంలో పరీక్షించకపోవడం (Q19 దుంగలు: n = 25 తిరస్కరణ; Example 13: 4, 13 రెండూ సరైనవి).
అధ్యాయం ఒక్క చూపులో
- గుర్తించు (d స్థిరమా?) → a, d రాయి → aₙ లేదా n → Sₙ → సమస్యలో అర్థం సరిచూడు.