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Una successione numerica è una funzione che a ogni numero naturale associa un numero reale: il modo più naturale per descrivere processi che procedono « passo dopo passo », sia con una formula chiusa sia per ricorsione. All'interno di questa famiglia, le progressioni aritmetiche (a passo additivo costante) e geometriche (a rapporto moltiplicativo costante) offrono modelli quantitativi precisi, con formule del termine generale e della somma dei primi termini che trovano applicazione anche in ambito finanziario. Lo studio del comportamento delle successioni — monotonìa, limitatezza e tendenza al limite — costituisce inoltre il primo, fondamentale ponte verso l'analisi matematica e il concetto di limite.
4 sezioni~21 min di lettura4 competenzeLivello Base 1 · Standard 2 · Approfondimento 1Verificato · 07/2026
livello base
In tutti gli indirizzi liceali si richiede di riconoscere una successione, distinguere progressioni aritmetiche e geometriche, applicarne le formule del termine generale e della somma e descrivere qualitativamente il comportamento al crescere di n.
livello avanzato
Negli indirizzi a maggiore monte ore di matematica (in particolare il Liceo Scientifico e l'opzione Scienze Applicate) si approfondiscono il principio di induzione come strumento di dimostrazione e la formalizzazione del limite di una successione, anticipando il linguaggio dell'analisi.
Profondità di lettura: Approfondimento
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Grafico a punti dei primi termini di una successione
Definizione
Una successione è una funzione dall'insieme dei naturali ai reali; il valore associato all'indice n si indica con a_n.
Forma ricorsiva
Si assegnano il termine iniziale c e la regola di ricorrenza g che produce ogni termine a partire dal precedente.
Una successione è definita da a_1 = 2 e a_{n+1} = 3a_n − 1. Calcola i primi quattro termini e stabilisci se è monotòna crescente.
Il dato fornisce direttamente il primo termine.
Applico la regola con n = 1.
Applico la regola con n = 2.
Applico la regola con n = 3.
Confronto termini consecutivi: poiché 2 < 5 < 14 < 41 e in generale a_{n+1} − a_n = 2a_n − 1 > 0 finché a_n > 0, la successione è crescente.
Risultato: I primi quattro termini sono 2, 5, 14, 41 e la successione è monotòna crescente (cresce sempre più rapidamente).
Errori frequenti
Approfondimento
Molte ricorsioni del triennio sono affini, della forma «a_{n+1} = q·aₙ + r», e ammettono una formula chiusa che vale la pena saper ricavare, come nel caso della successione «a_{n+1} = 3aₙ − 1» dell'esercizio. Si cerca dapprima il punto fisso «L», valore che si riproduce da sé: «L = qL + r», da cui «L = r/(1 − q)» quando «q ≠ 1». Ponendo «bₙ = aₙ − L» si misura lo scarto dal punto fisso; sottraendo «L = qL + r» dalla ricorsione si ottiene «a_{n+1} − L = q(aₙ − L)», cioè «b_{n+1} = q·bₙ»: lo scarto segue una progressione geometrica di ragione «q». Dunque «bₙ = b₁·q^(n−1)» e infine «aₙ = L + (a₁ − L)·q^(n−1)». Per «a_{n+1} = 3aₙ − 1» si ha «L = 1/2» e «aₙ = 1/2 + (a₁ − 1/2)·3^(n−1)»: con «a₁ = 2» la successione diverge a «+∞» in modo esponenziale. Questa tecnica di traslazione al punto fisso è la stessa che, nel continuo, risolve le equazioni differenziali lineari come la legge di Newton del raffreddamento: si separa la soluzione di equilibrio dal transitorio che le tende attorno, riconducendo il problema a una crescita o decadimento geometrico.
Ripasso attivo
Data la successione definita per ricorsione da a_1 = 2 e a_{n+1} = 3a_n − 1, calcola i primi quattro termini, stabilisci se è monotòna e congettura un comportamento al crescere di n.
Richiamo attivo
Ricorda i punti chiave — poi rivela.
Fonti: Indicazioni Nazionali per i Licei (DPR 89/2010, DM 211/2010) — Obiettivi Specifici di Apprendimento (Ministero dell'Istruzione e del Merito (MIM))
Termini di una progressione aritmetica allineati su una retta
Termine generale
L'n-esimo termine si ottiene aggiungendo n − 1 volte la ragione d al primo termine a_1.
Somma (Gauss)
La somma dei primi n termini è il numero di termini per la media aritmetica fra il primo e l'ultimo.
Somma (forma con d)
Forma equivalente, utile quando si conoscono il primo termine e la ragione ma non l'ultimo termine.
In una progressione aritmetica il primo termine è a_1 = 4 e la ragione è d = 3. Determina il quindicesimo termine a_15 e la somma S_15 dei primi quindici termini.
Applico la formula con n = 15.
Uso la formula di Gauss con primo e ultimo termine noti.
Sostituisco a_1 = 4 e a_15 = 46.
Eseguo il prodotto e la divisione.
Risultato: Il quindicesimo termine è a_15 = 46 e la somma dei primi quindici termini è S_15 = 375.
Errori frequenti
Approfondimento
La formula della somma «Sₙ = n(a₁ + aₙ)/2» si dimostra rigorosamente per induzione, e questo giustifica al contempo l'argomento intuitivo di Gauss. Base: per «n = 1» la formula dà «S₁ = 1·(a₁ + a₁)/2 = a₁», corretto. Passo induttivo: supposta vera «Sₙ = n(a₁ + aₙ)/2», si ha «S_{n+1} = Sₙ + a_{n+1} = n(a₁ + aₙ)/2 + a_{n+1}». Sostituendo «aₙ = a₁ + (n−1)d» e «a_{n+1} = a₁ + nd» e svolgendo, l'espressione si riduce a «(n+1)(a₁ + a_{n+1})/2», la formula per «n + 1». Ne segue la validità per ogni «n». Una caratterizzazione utile: una successione è aritmetica se e solo se il suo termine generale è affine in «n», cioè «aₙ = dn + (a₁ − d)»; equivalentemente, se e solo se le differenze prime «a_{n+1} − aₙ» sono costanti, cioè le differenze seconde sono nulle. È l'analogo discreto del fatto che una funzione ha grafico rettilineo se e solo se ha pendenza costante: le progressioni aritmetiche stanno alle rette come le successioni stanno alle funzioni, e la somma «Sₙ», quadratica in «n», corrisponde all'area di trapezio sotto una retta.
Ripasso attivo
In una progressione aritmetica il primo termine è 4 e la ragione è 3. Determina il quindicesimo termine e la somma dei primi quindici termini.
Richiamo attivo
Ricorda i punti chiave — poi rivela.
Fonti: Indicazioni Nazionali per i Licei (DPR 89/2010, DM 211/2010) — Obiettivi Specifici di Apprendimento (Ministero dell'Istruzione e del Merito (MIM))
Confronto tra crescita lineare e crescita geometrica
Termine generale
L'n-esimo termine si ottiene moltiplicando n − 1 volte la ragione q per il primo termine a_1.
Somma dei primi n termini
Somma di una progressione geometrica con ragione diversa da 1; se q = 1 la somma vale n·a_1.
Somma della serie geometrica
Quando il valore assoluto della ragione è minore di 1, la somma dei termini tende a questo valore finito al crescere illimitato di n.
In una progressione geometrica il primo termine è a_1 = 3 e la ragione è q = 2. Determina il sesto termine a_6 e la somma S_6 dei primi sei termini.
Applico la formula con n = 6.
Uso la formula della somma con q ≠ 1.
Sostituisco 2^6 = 64.
Eseguo il prodotto.
Risultato: Il sesto termine è a_6 = 96 e la somma dei primi sei termini è S_6 = 189 (verifica diretta: 3 + 6 + 12 + 24 + 48 + 96 = 189).
Errori frequenti
Approfondimento
La formula della somma di una progressione geometrica si dimostra con un'idea telescopica di grande utilità. Sia «Sₙ = a₁ + a₁q + a₁q² + … + a₁q^(n−1)». Moltiplicando per la ragione, «q·Sₙ = a₁q + a₁q² + … + a₁qⁿ». Sottraendo la prima dalla seconda, tutti i termini intermedi si elidono e resta «q·Sₙ − Sₙ = a₁qⁿ − a₁», cioè «(q − 1)Sₙ = a₁(qⁿ − 1)». Se «q ≠ 1» si divide e si ottiene «Sₙ = a₁(qⁿ − 1)/(q − 1)»; se «q = 1» tutti i termini valgono «a₁» e «Sₙ = n·a₁», il che spiega perché la formula richieda «q ≠ 1». Da questa segue il primo, sorprendente esempio di somma di infiniti addendi con risultato finito: quando «|q| < 1», al crescere di «n» la potenza «qⁿ» tende a zero, dunque «Sₙ → a₁·(0 − 1)/(q − 1) = a₁/(1 − q)». Questo valore è la somma della serie geometrica, «Σ_{k=0}^{∞} a₁qᵏ = a₁/(1 − q)», che risolve rigorosamente paradossi classici come quello di Zenone, dove «1/2 + 1/4 + 1/8 + … = 1», e anticipa la teoria delle serie e degli integrali impropri, in cui una grandezza totale resta finita pur sommando infiniti contributi.
Ripasso attivo
In una progressione geometrica il primo termine è 3 e la ragione è 2. Determina il sesto termine e la somma dei primi sei termini.
Richiamo attivo
Ricorda i punti chiave — poi rivela.
Fonti: Indicazioni Nazionali per i Licei (DPR 89/2010, DM 211/2010) — Obiettivi Specifici di Apprendimento (Ministero dell'Istruzione e del Merito (MIM))
Lo schema della dimostrazione per induzione
Limite finito
La successione converge al valore L: i suoi termini si avvicinano indefinitamente a L al crescere dell'indice n.
Somma dei primi n naturali
Formula dimostrabile per induzione; coincide con la somma di una progressione aritmetica di primo termine 1 e ragione 1.
Esempio di limite
La successione 1/n è decrescente e limitata inferiormente da 0: essendo monotòna e limitata, converge, e il suo limite è 0.
Dimostra per induzione che, per ogni numero naturale n, vale 1 + 2 + 3 + … + n = n(n + 1)/2.
Verifico la proprietà per n = 1: a sinistra la somma è 1, a destra 1·2/2 = 1. L'uguaglianza è soddisfatta.
Suppongo che la formula sia vera per un generico n.
Aggiungo a entrambi i membri il termine successivo (n + 1) e uso l'ipotesi.
Raccolgo (n + 1) a fattore comune.
Il risultato è proprio la formula per n + 1, dunque per il principio di induzione vale per ogni n.
Risultato: La formula 1 + 2 + … + n = n(n + 1)/2 è dimostrata per ogni numero naturale n: la base è verificata e il passo induttivo conferma la formula per n + 1.
Errori frequenti
Approfondimento
Il principio di induzione permette di dimostrare disuguaglianze fondamentali dell'analisi, come la disuguaglianza di Bernoulli: per ogni «x > −1» e ogni naturale «n», «(1 + x)ⁿ ≥ 1 + nx». Base: per «n = 1» si ha l'uguaglianza «1 + x = 1 + x». Passo induttivo: supposta «(1 + x)ⁿ ≥ 1 + nx», si moltiplicano entrambi i membri per «(1 + x)», positivo perché «x > −1», ottenendo «(1 + x)^(n+1) ≥ (1 + nx)(1 + x) = 1 + (n+1)x + nx²». Poiché «nx² ≥ 0», si può scartare quel termine e concludere «(1 + x)^(n+1) ≥ 1 + (n+1)x», la tesi per «n + 1». La disuguaglianza è vera per ogni «n». Il suo interesse va oltre l'esercizio: applicandola si dimostra che la successione «(1 + 1/n)ⁿ» è crescente e limitata, quindi convergente al numero «e». È un esempio del teorema di regolarità: ogni successione monotòna ammette limite, finito se limitata. La distinzione tra limitatezza e convergenza resta però essenziale — «aₙ = (−1)ⁿ» è limitata ma oscilla senza limite — ed è la monotonìa a colmare il divario, garantendo che i termini non possano oscillare e siano quindi costretti a stabilizzarsi.
Ripasso attivo
Dimostra per induzione che la somma dei primi n numeri naturali vale n(n + 1)/2, cioè 1 + 2 + … + n = n(n + 1)/2 per ogni numero naturale n.
Richiamo attivo
Ricorda i punti chiave — poi rivela.
Fonti: Indicazioni Nazionali per i Licei (DPR 89/2010, DM 211/2010) — Obiettivi Specifici di Apprendimento (Ministero dell'Istruzione e del Merito (MIM)) · Esame di Stato del secondo ciclo — quadri di riferimento e griglie di valutazione (Ministero dell'Istruzione e del Merito (MIM))
Riferimenti e fonti