Soru

Zorluk: Çok zorDizilerin Uygulamaları ve Problemler

Bir biyoloji laboratuvarında A ve B tüplerindeki bakteri popülasyonları gözlemlenmektedir. A tüpündeki bakteri sayısının her saatin sonundaki değerleri bir geometrik dizi oluşturmaktadır. Bu dizinin 3. terimi 12⋅10412 \cdot 10^4 ve 6. terimi 96⋅10496 \cdot 10^4 olarak ölçülmüştür. B tüpündeki bakteri sayısının her saatin sonundaki değerleri ise bir aritmetik dizi oluşturmaktadır. Bu dizinin ilk 8 teriminin toplamı 88⋅10488 \cdot 10^4 ve 4. terimi 10⋅10410 \cdot 10^4 olarak belirlenmiştir. Buna göre, A tüpündeki bakteri sayısının B tüpündeki bakteri sayısının 4 katı olduğu saatin sonunda, B tüpündeki bakteri sayısı kaç adet 10410^4'tür?

Cevap: 12 adet

Cevap

A tüpündeki bakteri sayısının B tüpündeki bakteri sayısının 4 katı olduğu saatin sonunda, B tüpündeki bakteri sayısı 12 adet 10410^4'tür.
A tüpündeki bakteri sayısı geometrik dizi (an=3⋅104⋅2n−1a_n = 3 \cdot 10^4 \cdot 2^{n-1}) ve B tüpündeki bakteri sayısı aritmetik dizi (bn=(2n+2)⋅104b_n = (2n + 2) \cdot 10^4) kurallarına uyar. an=4⋅bna_n = 4 \cdot b_n eşitliğinden n=5n = 5 saati elde edilir. 5. saatin sonunda B tüpünde 12⋅10412 \cdot 10^4 bakteri bulunur.

Adım Adım Çözüm

1
A tüpünün geometrik dizisi (an)(a_n) için ortak çarpanı ve ilk terimi belirlemek.
a3=a1⋅r2=12⋅104a_3 = a_1 \cdot r^2 = 12 \cdot 10^4 ve a6=a1⋅r5=96⋅104a_6 = a_1 \cdot r^5 = 96 \cdot 10^4 eşitliklerinden r3=8  ⟹  r=2r^3 = 8 \implies r = 2 bulunur. Buradan a1=3⋅104a_1 = 3 \cdot 10^4 elde edilir. Genel terim an=3⋅104⋅2n−1a_n = 3 \cdot 10^4 \cdot 2^{n-1} olur.
Geometrik dizinin her bir saatin sonundaki değerlerini bulmak için genel terim formülünü oluşturmamız gerekir.
2
B tüpünün aritmetik dizisi (bn)(b_n) için ortak farkı ve ilk terimi belirlemek.
b4=b1+3d=10⋅104b_4 = b_1 + 3d = 10 \cdot 10^4 ve S8=4(2b1+7d)=88⋅104  ⟹  2b1+7d=22⋅104S_8 = 4(2b_1 + 7d) = 88 \cdot 10^4 \implies 2b_1 + 7d = 22 \cdot 10^4 denklem sistemi çözüldüğünde d=2⋅104d = 2 \cdot 10^4 ve b1=4⋅104b_1 = 4 \cdot 10^4 bulunur. Genel terim bn=(2n+2)⋅104b_n = (2n + 2) \cdot 10^4 olur.
Aritmetik dizinin her saatin sonundaki değerlerini hesaplayabilmek için ortak farkı ve ilk terimi bulmamız gerekir.
3
an=4⋅bna_n = 4 \cdot b_n denklemini çözerek nn değerini bulmak.
3⋅104⋅2n−1=4⋅(2n+2)⋅104  ⟹  3⋅2n−1=8(n+1)  ⟹  3⋅2n−4=n+13 \cdot 10^4 \cdot 2^{n-1} = 4 \cdot (2n + 2) \cdot 10^4 \implies 3 \cdot 2^{n-1} = 8(n + 1) \implies 3 \cdot 2^{n-4} = n + 1 denklemini sağlayan pozitif tam sayı n=5n = 5 olarak bulunur.
İki popülasyon arasındaki oran şartını sağlayan saati belirlemek.
4
n=5n = 5 için B tüpündeki bakteri sayısını hesaplamak.
b5=(2⋅5+2)⋅104=12⋅104b_5 = (2 \cdot 5 + 2) \cdot 10^4 = 12 \cdot 10^4 bulunur.
İstenen saatin sonundaki bakteri miktarını bulmak.

Anahtar Kavram

Aritmetik ve geometrik dizilerin genel terim formülleri, toplam formülleri ve gerçek hayat problemlerine uygulanması.
Bu soruyu puanla