РУҚА
Задание № 14 · ОГЭ

Свойства геометрической прогрессии

Определение, формулы и применение свойств геометрической прогрессии
6 мин чтенияСложность: Обновлено 27 сентября 2026

Геометрическая прогрессия — это последовательность, в которой каждый следующий член получают умножением предыдущего на одно и то же число. В этой статье собраны основные свойства членов прогрессии и приёмы, которые помогают решать задания ОГЭ-14 и ЕГЭ-12.

Определение и основные формулы

Перед изучением свойств полезно повторить тему геометрическая прогрессия и отдельно вспомнить, что такое знаменатель геометрической прогрессии. Обычно геометрическую прогрессию обозначают так: \(b_1, b_2, b_3, \ldots, b_n, \ldots\).

D
Определение

Геометрической прогрессией называется последовательность ненулевых чисел, в которой отношение любого члена к предыдущему постоянно. Это постоянное число называют знаменателем прогрессии и обозначают \(q\).

\[b_{n+1}=b_n\cdot q,\qquad q=\frac{b_{n+1}}{b_n}\]

Чтобы найти член с номером \(n\), используют формулу общего члена. Она позволяет перейти от первого члена сразу к нужному, не выписывая все промежуточные числа.

\[b_n=b_1\cdot q^{n-1}\]
T
Главное правило

Если известны два члена геометрической прогрессии, стоящие под номерами \(m\) и \(n\), то их можно связать формулой \(b_n=b_m\cdot q^{n-m}\). При \(n>m\) это означает умножение на \(q\) столько раз, сколько шагов между номерами.

\[b_n=b_m\cdot q^{n-m}\]

Знак и величина знаменателя определяют поведение последовательности. При \(q>1\) и положительном первом члене члены возрастают; при \(0<q<1\) положительные члены убывают. Если \(q<0\), знаки членов чередуются. При \(q=1\) все члены равны, а случай \(q=0\) обычно рассматривают отдельно: после первого члена все члены равны нулю.

Свойства членов прогрессии

T
Характеристическое свойство

Каждый внутренний член геометрической прогрессии по модулю является средним геометрическим соседних членов: квадрат этого члена равен произведению предыдущего и следующего.

\[b_k^2=b_{k-1}\cdot b_{k+1},\qquad k\ge 2\]

Это свойство особенно удобно, когда в условии дана тройка соседних членов. Например, если известны \(b_3\) и \(b_5\), а требуется найти \(b_4\), то \(b_4^2=b_3b_5\). Если произведение положительно, возможны два значения: \(b_4=\pm\sqrt{b_3b_5}\). Знак выбирают по дополнительным условиям или по знаменателю прогрессии.

С этим правилом связано среднее геометрическое членов прогрессии. Важно не путать его со свойством арифметической прогрессии: там средний член равен полусумме соседних, а здесь — корню из их произведения.

\[b_k=\sqrt{b_{k-1}b_{k+1}}\quad\text{если все рассматриваемые члены положительны}\]
T
Равноудалённые члены

Произведение равноудалённых от некоторого члена членов постоянно: для любых подходящих \(k\) и \(r\) выполняется \(b_{k-r}\cdot b_{k+r}=b_k^2\).

\[b_{k-r}\cdot b_{k+r}=b_k^2\]

В более общем виде произведение членов с номерами, сумма которых одинакова, имеет одинаковую степень первого члена и одинаковую степень знаменателя. Поэтому равенство сумм индексов часто сразу даёт равенство произведений.

\[i+j=k+l\quad\Longrightarrow\quad b_i\cdot b_j=b_k\cdot b_l\]
№
Как применять равенство произведений

Пусть нужно сравнить или найти произведение \(b_4b_9\). Сумма индексов равна \(13\). Поэтому произведение можно заменить на любое произведение членов с суммой индексов \(13\), например \(b_5b_8\) или \(b_6b_7\).

Микропроверка

В геометрической прогрессии \(b_4=6\) и \(b_6=24\). Чему может быть равен \(b_5\)?

Формулы для произведений и суммы

Подставляя формулу общего члена, можно получить произведение нескольких членов. Для двух членов особенно полезна запись через средний индекс:

\[b_m\cdot b_n=b_1^2\cdot q^{m+n-2}\]

Если номера \(m\) и \(n\) симметричны относительно \(k\), то \(m+n=2k\), и формула превращается в \(b_m b_n=b_k^2\). Это помогает быстро решать задачи без вычисления самого знаменателя.

Сумма первых \(n\) членов геометрической прогрессии также выражается одной формулой. Она применяется, когда требуется сложить много членов, например в задачах на вклады, повторяющиеся скидки или последовательные изменения величины.

\[S_n=b_1\cdot\frac{q^n-1}{q-1},\qquad q\ne1\]
\[S_n=b_1\cdot\frac{1-q^n}{1-q},\qquad q\ne1\]

Обе формулы одинаковы. Первую чаще используют при \(q>1\), вторую — при \(0<q<1\). Если \(q=1\), все члены равны \(b_1\), поэтому \(S_n=nb_1\).

T
Сумма бесконечной геометрической прогрессии

Если \(|q|<1\), члены прогрессии стремятся к нулю, а сумма бесконечного ряда существует и равна частному первого члена и разности между единицей и знаменателем.

\[S_\infty=\frac{b_1}{1-q},\qquad |q|<1\]

Эта формула связана с темой сходимости последовательности: условие \(|q|<1\) гарантирует, что бесконечная сумма имеет конечное значение. Для школьных задач важно не забывать это условие.

Разобранный пример

В геометрической прогрессии известно, что \(b_2=6\) и \(b_5=162\). Найдём \(b_3\) и сумму первых пяти членов, если знаменатель положителен.

№
Решение по шагам

Сначала найдём знаменатель, затем восстановим нужные члены и применим формулу суммы.

1
Свяжем пятый член со вторым: между номерами 2 и 5 три шага.
\(\displaystyle b_5=b_2q^3\)
2
Подставим известные значения и решим уравнение относительно \(q\).
\(\displaystyle 162=6q^3\quad\Longrightarrow\quad q^3=27\quad\Longrightarrow\quad q=3\)
3
Найдём третий член, умножив второй на знаменатель.
\(\displaystyle b_3=b_2q=6\cdot3=18\)
4
Восстановим первый член из формулы \(b_2=b_1q\).
\(\displaystyle b_1=\frac{b_2}{q}=\frac{6}{3}=2\)
5
Вычислим сумму пяти первых членов по формуле суммы.
\(\displaystyle S_5=b_1\cdot\frac{q^5-1}{q-1}=2\cdot\frac{3^5-1}{3-1}=\frac{2\cdot242}{2}=242\)

Ответ: \(b_3=18\), \(S_5=242\). Проверка по членам: \(2,6,18,54,162\); их сумма действительно равна \(242\).

!
Частые ошибки

1. Путают \(q^{n-1}\) с \(q^n\): в формуле общего члена степень равна числу переходов от первого члена к \(n\)-му. 2. Забывают, что из \(b_k^2=b_{k-1}b_{k+1}\) следует два корня, если знак среднего члена не задан. 3. Используют формулу суммы бесконечной прогрессии при \(|q|\ge1\). 4. При нахождении знаменателя по двум членам неверно считают количество шагов между индексами.

Приём для экзамена

Сначала выпишите индексы и разность между ними. Например, от \(b_3\) до \(b_8\) — пять переходов, поэтому \(b_8=b_3q^5\). Такой короткий подсчёт предотвращает большинство ошибок в степенях.

Алгоритм решения задач

  1. Запишите известные члены с их индексами: \(b_m\), \(b_n\).
  2. Свяжите их формулой \(b_n=b_mq^{n-m}\) и найдите \(q\), если это необходимо.
  3. Для соседних членов используйте \(b_{k+1}=b_kq\); для произвольного номера — формулу \(b_n=b_1q^{n-1}\).
  4. Если номера равноудалены, проверьте, не проще ли применить \(b_{k-r}b_{k+r}=b_k^2\).
  5. Для суммы выберите конечную или бесконечную формулу и обязательно проверьте условие на \(q\).

Знак членов и их рост можно дополнительно изучить в статье монотонность последовательности. В задачах с ограниченными значениями полезна тема ограниченность последовательности.

Q
Быстрый тест по теме

Проверь себя

~ 2 мин4 вопроса
Вопрос 1 / 4
Вопрос 1 из 4 · общий член
Как выражается \(b_7\) через \(b_2\) и \(q\)?
Главное за минуту

Главное

  • Геометрическая прогрессия задаётся равенством \(b_{n+1}=b_nq\), а её общий член равен \(b_n=b_1q^{n-1}\).
  • Для равноудалённых членов выполняется \(b_{k-r}b_{k+r}=b_k^2\); для любых индексов с одинаковой суммой произведения также равны.
  • Сумма первых \(n\) членов при \(q\ne1\): \(S_n=b_1\frac{q^n-1}{q-1}\). При \(q=1\): \(S_n=nb_1\).
  • Сумма бесконечной прогрессии существует только при \(|q|<1\) и равна \(S_\infty=\frac{b_1}{1-q}\).
  • В задачах сначала считайте число переходов между индексами, а затем выбирайте свойство или формулу.