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23 de fevereiro de 2015

Calcule quantos números pares existem entre 100 e 1000

Números Pares
É muito fácil quantificar os números pares existentes, por exemplo, de 4 até 10. Basta raciocinar um pouco e percebemos os quatro números: 4, 6, 8 e 10, cuja soma resulta em 28. Agora, se quisermos obter a quantidade de pares existentes entre 4 e 10 vamos perceber que existem apenas dois pares: 6 e 8, cuja soma resulta em 14. Porém, se nos perguntarem quantos pares existem entre 0 e 100 ou entre 100 e 1000 ou mesmo entre 0 e 1 trilhão? Aí precisamos usar um recurso muito importante da matemática, a Progressão Aritmética (PA). Sabemos que uma PA é uma sequência em que cada termo, a partir do segundo, é obtido adicionando-se a razão (r) ao termo anterior. Ao final desta aula o aluno deverá ser capaz de identificar a quantidade e a soma dos números pares existentes entre 0 e 8, 0 e 10, 0 e 20, 0 e 100 e entre 100 e 1000 (com elaboração de um algoritmo). Neste estudo vamos utilizar nossos conhecimentos sobre Progressão Aritmética por meio de aplicação de algumas fórmulas oriundas do estudo de sequências numéricas.

IDENTIFICAÇÃO DOS TERMOS DE UMA PROGRESSÃO ARITMÉTICA ENTRE ZERO E DEZ


Para identificarmos as partes de uma Progressão Aritmética (PA) vamos, inicialmente, considerar a sequência com os seguinte números pares:

$$(0,2,4,6,8).$$

Queremos trabalhar com uma sequência que contém apenas os pares que estão entre 0 e 8:

$$(2,4,6).$$

O primeiro termo (a1) equivale a 2. A razão (constante r) também equivale a 2 (pois, 4 - 2 = 6 - 4 = 2). O último (terceiro) termo (an = a3) equivale a 6. O número de termos (n), conferindo-os, equivale a 3.

Também podemos identificar o terceiro e último termo (an = a3) usando a seguinte fórmula:

$$a_{3}=a_{1}+2.r,$$

que resulta em

$$a_{3}=2+2.2=2+4=6.$$

Se a sequência for muito grande, impossibilitando-nos de conferir a quantidade de números da mesma, pode-se determinar o número de termos (n = 3) da sequência usando a fórmula do termo geral de uma PA:

$$a_{n}=a_{1}+(n-1).r.$$

Substituindo os valores na expressão acima, temos que

$$6=2+(n-1).2,$$

de onde podemos calcular n:

$$6=2+2n-2\rightarrow 6-2+2=2n\rightarrow 6=2n\rightarrow n=3.$$

Para obtermos a soma de todos os três pares da sequência, podemos usar a fórmula:

$$S_{n}= \frac{(a_{1}+a_n)n}{2},$$

que resulta em 

$$S_{3}= \frac{(2+6).3}{2}=\frac{8.3}{2}=12.$$

Portanto, entre 0 e 8 temos 3 pares e somando-os obteremos 12.

SOMA E QUANTIDADE DE PARES EXISTENTES ENTRE ZERO E DEZ


Vamos considerar uma sequência apenas com os pares que estão entre 0 e 10, veja:

$$(2,4,6,8).$$

O primeiro termo (a1) equivale a 2. A razão (constante r) equivale a 2. Contando o número de termos (n) obtemos 4. O quarto termo (an = a4) equivale a 8. Podemos, também, identificar o quarto termo usando a seguinte fórmula:

$$a_{4}=a_{1}+3.r,$$

que resulta em

$$a_{4}=2+3.2=2+6=8.$$

Se a sequência for muito grande, impossibilitando-nos de conferir a quantidade de números da mesma, pode-se determinar o número de termos (n = 4) da sequência usando a fórmula do termo geral de uma PA:

$$a_{n}=a_{1}+(n-1).r.$$

Substituindo os valores na expressão acima, temos que

$$8=2+(n-1).2,$$

de onde podemos calcular n:

$$8=2+2n-2\rightarrow 8-2+2=2n\rightarrow 8=2n\rightarrow n=4.$$

 Para obtermos a soma de todos o quatro pares da sequência, podemos usar a seguinte fórmula:

$$S_{n}= \frac{(a_{1}+a_n)n}{2},$$

que nos forneceria

$$S_{4}= \frac{(2+8).4}{2}=\frac{10.4}{2}=20.$$

De fato, 2 + 4 + 6 + 8 = 20.

Portanto, entre 0 e 10 temos 4 pares e somando-os obteremos 20.

SOMA E QUANTIDADE DE PARES EXISTENTES ENTRE ZERO E VINTE


Vamos considerar a sequência apenas com os pares que estão entre 0 e 20, veja:

$$(2,4,6,8,10,12,14,16,18).$$

O primeiro termo (a1) equivale a 2. A razão (constante r) equivale a 2 (pois, 4 - 2 = 6 - 4  = 2). O último (nono) termo (an = a9) equivale a 18. O número de termos (n), conferindo-os, equivale a 9.

Outra maneira de identificar o nono termo - usando a seguinte fórmula:

$$a_{9}=a_{1}+8.r,$$

que resulta em

$$a_{9}=2+8.2=2+16=18.$$

Se não quisermos conferir os números da sequência para determinar o número de termos (n = 9) da PA, basta usar a fórmula do termo geral:

$$a_{n}=a_{1}+(n-1).r.$$

Substituindo os valores dados na expressão acima, temos que

$$18=2+(n-1).2,$$

de onde podemos calcular n:

$$18=2+2n-2\rightarrow 18-2+2=2n\rightarrow 18=2n\rightarrow n=9.$$

Para obtermos a soma de todos os nove pares da sequência, podemos usar a fórmula:

$$S_{9}= \frac{(a_{1}+a_n)n}{2},$$

que nos fornece

$$S_{9}= \frac{(2+18).9}{2}=\frac{20.9}{2}=90.$$

De fato, 2 + 4 + 6 + 8 + 10 + 12 + 14 + 16 + 18 = 90.

Portanto, entre 0 e 20 temos 9 pares e somando-os obteremos 90.

Agora você está apto para obter a

SOMA E QUANTIDADE DE PARES EXISTENTES ENTRE ZERO E CEM


Esse foi um dos desafios proposto na postagem Aprenda a executar algoritmos básicos, onde foi ensinado a escrever um algoritmo bem simples e interessante que determina a soma dos números pares compreendido entre 0 e 8 (que está resolvido no início deste estudo). O algoritmo ensinado na referida postagem é semelhante ao algoritmo que vamos propor no final deste tópico.

Vamos considerar a sequência apenas com os pares que estão entre 0 e 100. O primeiro par depois de zero é 2 e o último par antes de 100 é 98. Portanto, nossa PA pode ser escrita da seguinte maneira:

$$(2,4,6,...,98).$$

O primeiro termo (a1) equivale a 2. A razão (constante r) equivale a 2 (pois, 4 - 2 = 6 - 4 = 2). O último termo (an = a98) equivale a 98. O número de termos (n) da PA é muito grande para conferirmos, portanto, para achá-lo, podemos usar a fórmula do termo geral de uma PA:

$$a_{n}=a_{1}+(n-1).r.$$

Substituindo os valores na expressão acima, temos que

$$98=2+(n-1).2,$$

de onde podemos calcular n:

$$98=2+2n-2\rightarrow 98-2+2=2n\rightarrow 98=2n\rightarrow n=49.$$

Note que a PA dada possui 49 termos pares, portanto an = a49 equivale a 98.

Outra maneira de identificar o quadragésimo nono termo da PA é com o auxílio da  seguinte fórmula:

$$a_{49}=a_{1}+48.r,$$

que resulta em

$$a_{49}=2+48.2=2+96=98.$$

Para obtermos a soma de todos os 98 pares da sequência, podemos usar a fórmula:

$$S_{98}= \frac{(a_{1}+a_n)n}{2},$$

que nos fornece

$$S_{98}= \frac{(2+98).49}{2}=\frac{100.49}{2}=2450.$$

Portanto, entre 0 e 100 temos 49 pares e somando-os, obteremos 2450.

Finalmente, já estamos apto a resolver o desafio de obter a

SOMA E QUANTIDADE DE PARES EXISTENTES ENTRE CEM E MIL


Esse foi o principal desafio proposto na postagem anterior. Vamos considerar a sequência apenas com os pares que estão entre 100 e 1000. O primeiro par depois de cem é 102 e o último par antes de 1000 é 998. Portanto, nossa PA será escrita da seguinte maneira:

$$(102,104,...,998).$$

O primeiro termo (a1) equivale a 102. A razão (constante r) equivale a 2 (pois, 104 - 102 = 2). O último termo (an = a998) equivale a 998. O número de termos (n) da PA é muito grande para conferirmos, portanto, para achá-lo, podemos usar a fórmula do termo geral de uma PA:

$$a_{n}=a_{1}+(n-1).r.$$

Substituindo os valores na expressão acima, temos que

$$998=102+(n-1).2,$$

de onde podemos calcular n:

$$998=102+2n-2\rightarrow 998-102+2=2n\rightarrow 898=2n\rightarrow n=449.$$

Note que a PA dada possui 449 termos pares, portanto an = a449 equivale a 998.

Uma outra maneira de identificar esse último termo (998) da PA é utilizando a seguinte fórmula:

$$a_{449}=a_{1}+448.r,$$


que resulta em

$$a_{449}=102+448.2=102+896=998.$$

Para obtermos a soma de todos os 449 pares da sequência, podemos usar a fórmula:

$$S_{n}= \frac{(a_{1}+a_n)n}{2},$$

que nos fornece

$$S_{998}= \frac{(102+998).449}{2}=\frac{1100.449}{2}=246950.$$

Portanto, entre 100 e 1000 temos 449 pares e somando-os, obteremos 246950. Estude, copie, cole e execute o algoritmo abaixo no seu VisualG, comparando-o com o modelo de algoritmo da postagem anterior.
algoritmo "Soma de números pares entre 100 e 1000"
// Função : Escrever um algoritmo para determinar a soma
// dos pares compreendido entre 100 e 1000
// Autor : Elísio
// Data : 23/02/2015
// Sessão de Declarações
var
a1: real
an: real
n: real
r: real
sn: real
inicio
// Sessão de Comandos
a1 <- 102 // Primeiro termo a1 torna-se 102.
an <- 998 // Último termo an torna-se 998.
r <- 2 // Razão r torna-se 2.
n <- (an - a1)/r + 1 //Fórmula do termo geral da PA ==> n isolado
sn <- (a1 + an)*n/2 //Fórmula da soma dos pares
escreval("A Quantidade de pares entre 100 e 1000 equivale a: ", n)
escreval("A soma dos pares entre 100 e 1000 equivale a: ", sn)
fimalgoritmo

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