Вопрос:

795. В геометрической прогрессии (b_n), знаменатель которой положителен, b_1 \(\cdot\) b_2 = \( \frac{1}{27} \), а b_3 \(\cdot\) b_4 = 3. Найдите сумму первых трёх членов этой прогрессии.

Ответ:

Решение:

У нас есть условия:

\[ \begin{cases} b_1 \cdot b_2 = \frac{1}{27} \\ b_3 \cdot b_4 = 3 \end{cases} \]

Заменим члены прогрессии через \( b_1 \) и \( q \), где \( q > 0 \):

\( b_2 = b_1q \), \( b_3 = b_1q^2 \), \( b_4 = b_1q^3 \).

Подставим в уравнения:

\[ \begin{cases} b_1 \cdot (b_1q) = \frac{1}{27} \\ (b_1q^2) \cdot (b_1q^3) = 3 \end{cases} \]

\[ \begin{cases} b_1^2 q = \frac{1}{27} \thinspace (1) \\ b_1^2 q^5 = 3 \thinspace (2) \end{cases} \]

Разделим уравнение (2) на уравнение (1):

\[ \frac{b_1^2 q^5}{b_1^2 q} = \frac{3}{\frac{1}{27}} \]

\[ q^4 = 3 \cdot 27 = 81 \].

Так как \( q > 0 \), то \( q = \sqrt[4]{81} = 3 \).

Подставим \( q = 3 \) в уравнение (1):

\[ b_1^2 \cdot 3 = \frac{1}{27} \]

\[ b_1^2 = \frac{1}{27 \cdot 3} = \frac{1}{81} \].

Так как все члены прогрессии положительны (знаменатель \( q = 3 > 0 \) и \( b_1^2 = \frac{1}{81} \implies b_1 = 00b_1 = 00 \pm 00 \frac{1}{9} \). Если \( b_1 = 00 \frac{1}{9} \), то \( b_1 \cdot b_2 = 00 \frac{1}{9} \cdot (00 \frac{1}{9} \cdot 3) = 00 \frac{1}{9} \cdot 00 \frac{1}{3} = 00 \frac{1}{27} \), что верно. Если \( b_1 = -\frac{1}{9} \), то \( b_1 00 00 b_2 = (-00 \frac{1}{9}) 00 (-00 \frac{1}{9} 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 3) = (-00 \frac{1}{9}) 00 (-00 \frac{1}{3}) = 00 \frac{1}{27} \), что тоже верно. Так как условие \( q > 0 \) дано, а про \( b_1 \) сказано, что он положителен, то \( b_1 = \frac{1}{9} \).

Найдём первые три члена:

\[ b_1 = \frac{1}{9} \]

\[ b_2 = b_1q = \frac{1}{9} \cdot 3 = \frac{1}{3} \]

\[ b_3 = b_2q = \frac{1}{3} \cdot 3 = 1 \].

Сумма первых трёх членов:

\[ S_3 = b_1 + b_2 + b_3 = \frac{1}{9} + \frac{1}{3} + 1 = \frac{1}{9} + \frac{3}{9} + \frac{9}{9} = \frac{13}{9} \].

Ответ: \( S_3 = \frac{13}{9} \).