EuraStudy
Samenvattingen/Wiskunde A/Rijen: rekenkundig en meetkundig
Samenvattingen · Wiskunde ANL · VWO

Rijen: rekenkundig en meetkundig

Een rij is een geordende lijst getallen die je vastlegt met een recursieve of een directe (expliciete) formule. Bij een rekenkundige rij verschilt elke term een vast bedrag van de vorige, bij een meetkundige rij een vaste factor; voor beide bereken je zowel losse termen als de som van de eerste n termen. Deze technieken pas je toe op sparen, afschrijven en groeimodellen.

4 Onderdelen·~18 min leestijd·4 Vaardigheden·Niveau Basis 1 · Standaard 2 · Verdieping 1

T·0555 / 15
Examenprofiel
Recursieve en directe (expliciete) formules opstellen en in elkaar omzettenRekenkundige rijen herkennen: verschil, directe formule en de som van n termenMeetkundige rijen herkennen: reden, directe formule en de som van een eindige rijRijen toepassen in spaar-, afschrijf- en groeicontexten
Operatoren:berekenbepaalstel oponderscheidtoon aanleg uitinterpreteervergelijk

basisniveau

Gemeenschappelijke eindexamenstof: recursieve en directe formules, rekenkundige en meetkundige rijen, en beide somformules.

verhoogd niveau

Verdieping: periodiek inleggen als meetkundige som (annuiteiten) en het koppelen van rijen aan exponentiele groeimodellen.

Diepte

Leesdiepte: Verdieping

Tekst

Tekstgrootte: Standaard

Inhoud · 4 onderdelen▾
  1. Rijen: rekenkundig en meetkundig
    • 01Rijen, recursieve en directe formules○
    • 02Rekenkundige rijen en hun som◐
    • 03Meetkundige rijen en hun som◐
    • 04Toepassingen: sparen en groei●
§ 01

Rijen, recursieve en directe formules#

●○○BasisLPexamenblad-wiskunde-a-rijen

Kernpunten

Een „rij" is een geordende lijst getallen: u1, u2, u3, …u_1,\,u_2,\,u_3,\,\dotsu1​,u2​,u3​,…, waarbij elk getal een „term" heet en het onderschrift nnn het „rangnummer" (de plaats in de rij) aangeeft. Zo is u1u_1u1​ de eerste term (de startterm) en u20u_{20}u20​ de twintigste. In Afb. 1 staan twee rijen die allebei bij 111 beginnen, maar heel verschillend groeien: de ene (1,3,5,7,91,3,5,7,91,3,5,7,9) klimt met telkens dezelfde sprong, terwijl de andere (1,2,4,8,161,2,4,8,161,2,4,8,16) telkens verdubbelt en daardoor steeds sneller stijgt. Dat verschil in groeigedrag — vast bijtellen tegenover vast vermenigvuldigen — is precies het onderscheid tussen een rekenkundige en een meetkundige rij dat in dit hoofdstuk centraal staat.

Afb. 1 — Rekenkundige versus meetkundige groei

Rekenkundige versus meetkundige groeiLijndiagram: term u_n naar rangnummer n, Gegevens: rekenkundig (verschil 2) · 0: 1; rekenkundig (verschil 2) · 1: 3; rekenkundig (verschil 2) · 2: 5; rekenkundig (verschil 2) · 3: 7; rekenkundig (verschil 2) · 4: 9; meetkundig (reden 2) · 0: 1; meetkundig (reden 2) · 1: 2; meetkundig (reden 2) · 2: 4; meetkundig (reden 2) · 3: 8; meetkundig (reden 2) · 4: 16024681012141601234term unrangnummer nrekenkundig (versch…meetkundig (reden 2)
Afb. 1Beide rijen beginnen bij 1. De rekenkundige rij (verschil 2) volgt een rechte lijn; de meetkundige rij (reden 2) verdubbelt en stijgt exponentieel weg.
Je kunt een rij op twee manieren vastleggen. Een „recursieve formule" vertelt hoe je uit een term de volgende maakt, samen met een startwaarde. Zo betekent u1=3u_1=3u1​=3 en un+1=un+4u_{n+1}=u_n+4un+1​=un​+4: begin bij 333 en tel er steeds 444 bij, dus 3,7,11,15,…3,7,11,15,\dots3,7,11,15,…. De startwaarde is onmisbaar: zonder u1u_1u1​ ligt de rij niet vast, want de regel un+1=un+4u_{n+1}=u_n+4un+1​=un​+4 past bij oneindig veel rijen. Een recursieve formule is intuitief en sluit aan bij hoe een rij vaak ontstaat (elke stap hangt van de vorige af), maar heeft een nadeel: wil je u100u_{100}u100​ weten, dan moet je in principe eerst alle 999999 voorgaande termen uitrekenen.
Een „directe" of „expliciete formule" geeft unu_nun​ rechtstreeks als functie van het rangnummer nnn, zonder de vorige term te kennen. Voor dezelfde rij 3,7,11,15,…3,7,11,15,\dots3,7,11,15,… is dat un=3+(n−1)⋅4=4n−1u_n=3+(n-1)\cdot 4=4n-1un​=3+(n−1)⋅4=4n−1. Nu bereken je elke gewenste term in een stap: u100=4⋅100−1=399u_{100}=4\cdot 100-1=399u100​=4⋅100−1=399. Het omzetten van een recursieve naar een directe formule (en omgekeerd) is een kernvaardigheid: bij vast bijtellen hoort een lineaire directe formule, bij vast vermenigvuldigen een exponentiele. Controleer een directe formule altijd door n=1,2,3n=1,2,3n=1,2,3 in te vullen en te vergelijken met de eerste termen van de rij.
Om te bepalen welk type rij je voor je hebt, onderzoek je de opeenvolgende termen. Zijn de „verschillen" un+1−unu_{n+1}-u_nun+1​−un​ steeds gelijk, dan is de rij rekenkundig. Zijn de „quotienten" un+1/unu_{n+1}/u_nun+1​/un​ steeds gelijk, dan is de rij meetkundig. Is geen van beide constant, dan is de rij „anders". Bij 1,4,9,16,251,4,9,16,251,4,9,16,25 (de kwadraten) zijn de verschillen 3,5,7,93,5,7,93,5,7,9 — niet constant — en de quotienten 4; 2,25; …4;\ 2{,}25;\ \dots4; 2,25; … evenmin: deze rij is dus noch rekenkundig, noch meetkundig. Deze eerste controle bepaalt welke formules en somregels je verderop mag gebruiken.
Let op de nummering: meestal begint een rij bij u1u_1u1​, maar in een context begint hij soms bij u0u_0u0​ (bijvoorbeeld het startsaldo op tijdstip 000). Bij het overstappen van u0u_0u0​ naar u1u_1u1​ verschuift de exponent of de factor (n−1)(n-1)(n−1) met een, dus lees altijd nauwkeurig wat het rangnummer betekent. In toepassingen komt een rij vaak uit een tabel of een verhaal: schrijf dan eerst de eerste termen op, bepaal het type (is het verschil of de factor constant?), en kies pas daarna de passende formule.
un+1=un+vu_{n+1}=u_n+vun+1​=un​+v

Recursieve formule — rekenkundig

Begin bij de startterm u1u_1u1​ en tel telkens hetzelfde verschil vvv op om de volgende term te krijgen.

un+1=r⋅unu_{n+1}=r\cdot u_nun+1​=r⋅un​

Recursieve formule — meetkundig

Begin bij u1u_1u1​ en vermenigvuldig telkens met dezelfde reden rrr om de volgende term te krijgen.

Uitgewerkt voorbeeld

Van rij naar formule

Gegeven is de rij 5, 8, 11, 14, … Stel een recursieve en een directe formule op en bereken de tiende term.

  1. 01Herken het type

    De verschillen zijn 8−5=38-5=38−5=3, 11−8=311-8=311−8=3 en 14−11=314-11=314−11=3: constant. Het is dus een rekenkundige rij met verschil v=3v=3v=3 en startterm u1=5u_1=5u1​=5.

  2. 02Recursieve formule

    Geef de startwaarde en hoe je de volgende term maakt.

    u1=5,un+1=un+3u_1=5,\quad u_{n+1}=u_n+3u1​=5,un+1​=un​+3
  3. 03Directe formule

    Vul u1=5u_1=5u1​=5 en v=3v=3v=3 in de standaardvorm in en werk de haakjes weg.

    un=5+(n−1)⋅3=3n+2u_n=5+(n-1)\cdot 3=3n+2un​=5+(n−1)⋅3=3n+2
  4. 04Bereken de tiende term

    Vul n=10n=10n=10 in de directe formule in.

    u10=3⋅10+2=32u_{10}=3\cdot 10+2=32u10​=3⋅10+2=32

Resultaat: Recursief: u1=5u_1=5u1​=5 met un+1=un+3u_{n+1}=u_n+3un+1​=un​+3. Direct: un=3n+2u_n=3n+2un​=3n+2. De tiende term is u10=32u_{10}=32u10​=32.

Eindexamen-focus

  • Examendoel: bij een gegeven rij zowel een recursieve als een directe formule opstellen en tussen beide wisselen.
  • Examendoel: met de directe formule een willekeurige term berekenen en het type rij (rekenkundig, meetkundig of anders) herkennen.

Veelgemaakte fouten

  • Een recursieve formule geven zonder startwaarde u1u_1u1​ — dan ligt de rij niet vast.
  • Het rangnummer nnn verwarren met de termwaarde unu_nun​, of in de directe formule u1+n⋅vu_1+n\cdot vu1​+n⋅v schrijven in plaats van u1+(n−1)⋅vu_1+(n-1)\cdot vu1​+(n−1)⋅v.

Actieve herhaling

Gegeven de rij 2, 6, 10, 14, 18, … Stel zowel een recursieve als een directe formule op en bereken de vijftiende term.

Actief ophalen

Haal de kernpunten op — onthul ze daarna.

Bronnen: Examenblad.nl — wiskunde A (VWO) (CvTE / DUO)

§ 02

Rekenkundige rijen en hun som#

●●○StandaardLPexamenblad-wiskunde-a-rijen

Kernpunten

Een „rekenkundige rij" is een rij waarbij het verschil tussen twee opeenvolgende termen steeds hetzelfde is. Dat vaste getal heet het „verschil" vvv, met v=un+1−unv=u_{n+1}-u_nv=un+1​−un​. In Afb. 2 zie je de eerste termen van de rij 2,5,8,112,5,8,112,5,8,11 op een getallenlijn; de stappen zijn allemaal even groot (+3+3+3), wat kenmerkend is voor een rekenkundige rij. Omdat je bij elke stap hetzelfde bedrag optelt, groeit een rekenkundige rij „lineair": de termen liggen op een rechte lijn als je ze tegen hun rangnummer uitzet.

Afb. 2 — Rekenkundige rij op de getallenlijn

Rekenkundige rij met verschil 3Getallenlijn, u1, u2, u3, u4, +302468101214+3u1u2u3u4
Afb. 2De eerste vier termen liggen op gelijke afstand op de getallenlijn: u1=2, u2=5, u3=8, u4=11, telkens een stap van +3.
De directe formule volgt rechtstreeks uit dit stapsgewijs optellen. Om van u1u_1u1​ bij unu_nun​ te komen doe je n−1n-1n−1 stappen van vvv, dus un=u1+(n−1)⋅vu_n=u_1+(n-1)\cdot vun​=u1​+(n−1)⋅v. De valkuil zit in dat getal n−1n-1n−1: voor de vijfde term maak je vanaf de eerste term maar 444 stappen, niet 555. Reken bijvoorbeeld met u1=2u_1=2u1​=2 en v=3v=3v=3: u5=2+(5−1)⋅3=2+12=14u_5=2+(5-1)\cdot 3=2+12=14u5​=2+(5−1)⋅3=2+12=14, wat klopt met de rij 2,5,8,11,142,5,8,11,142,5,8,11,14. De directe formule is altijd van de vorm un=v⋅n+(u1−v)u_n=v\cdot n+(u_1-v)un​=v⋅n+(u1​−v) — een lineair verband met richtingscoefficient vvv.
Vaak zijn niet u1u_1u1​ en vvv gegeven, maar twee willekeurige termen. Tussen upu_pup​ en uqu_quq​ liggen q−pq-pq−p stappen, dus uq−up=(q−p)⋅vu_q-u_p=(q-p)\cdot vuq​−up​=(q−p)⋅v; hieruit los je eerst vvv op en daarna u1u_1u1​. Zijn bijvoorbeeld u3=10u_3=10u3​=10 en u7=22u_7=22u7​=22 gegeven, dan is u7−u3=4v=12u_7-u_3=4v=12u7​−u3​=4v=12, dus v=3v=3v=3, en u1=u3−2v=10−6=4u_1=u_3-2v=10-6=4u1​=u3​−2v=10−6=4. Deze techniek — twee gegevens over de rij vertalen naar vvv en u1u_1u1​ — komt op het examen geregeld terug.
De som van de eerste nnn termen, Sn=u1+u2+⋯+unS_n=u_1+u_2+\dots+u_nSn​=u1​+u2​+⋯+un​, bereken je met Sn=n(u1+un)2S_n=\frac{n(u_1+u_n)}{2}Sn​=2n(u1​+un​)​. De redenering hierachter is de bekende truc van Gauss: schrijf de som een keer voorwaarts en een keer achterwaarts onder elkaar. Elk verticaal paar heeft dan dezelfde uitkomst u1+unu_1+u_nu1​+un​, en er zijn nnn zulke paren, samen n⋅(u1+un)n\cdot(u_1+u_n)n⋅(u1​+un​). Omdat je de som zo twee keer hebt opgeteld, deel je door 222: Sn=n(u1+un)2S_n=\frac{n(u_1+u_n)}{2}Sn​=2n(u1​+un​)​. In woorden: de som is het „aantal termen" maal het „gemiddelde van de eerste en de laatste term".
Ken je unu_nun​ nog niet, gebruik dan de gelijkwaardige vorm Sn=n2(2u1+(n−1)v)S_n=\frac{n}{2}(2u_1+(n-1)v)Sn​=2n​(2u1​+(n−1)v), die alleen u1u_1u1​, vvv en nnn nodig heeft. Cruciaal bij beide vormen is dat je het „aantal" termen nnn juist telt: de som van u5u_5u5​ tot en met u12u_{12}u12​ bevat 12−5+1=812-5+1=812−5+1=8 termen, niet 777. En pas de somformule nooit toe op een rij die niet rekenkundig is — controleer eerst of het verschil echt constant is.
v=un+1−unv=u_{n+1}-u_nv=un+1​−un​

Constant verschil

Bij een rekenkundige rij is dit verschil voor elk opeenvolgend paar termen hetzelfde.

un=u1+(n−1)⋅vu_n=u_1+(n-1)\cdot vun​=u1​+(n−1)⋅v

Directe formule (rekenkundig)

Vanaf u1u_1u1​ maak je n−1n-1n−1 stappen van vvv om bij de nnn-de term te komen.

Sn=n(u1+un)2S_n=\frac{n(u_1+u_n)}{2}Sn​=2n(u1​+un​)​

Som van de eerste n termen

Het aantal termen nnn maal het gemiddelde van de eerste en de laatste term.

Uitgewerkt voorbeeld

Twintigste term en som

Een rekenkundige rij heeft startterm u1 = 4 en verschil v = 3 (de rij 4, 7, 10, 13, …). Bereken de twintigste term en de som van de eerste 20 termen.

  1. 01Directe formule

    Vul u1=4u_1=4u1​=4 en v=3v=3v=3 in.

    un=4+(n−1)⋅3=3n+1u_n=4+(n-1)\cdot 3=3n+1un​=4+(n−1)⋅3=3n+1
  2. 02Bereken de twintigste term

    Vul n=20n=20n=20 in.

    u20=3⋅20+1=61u_{20}=3\cdot 20+1=61u20​=3⋅20+1=61
  3. 03Pas de somformule toe

    Gebruik Sn=n(u1+un)2S_n=\frac{n(u_1+u_n)}{2}Sn​=2n(u1​+un​)​ met n=20n=20n=20, u1=4u_1=4u1​=4 en u20=61u_{20}=61u20​=61.

    S20=20(4+61)2=20⋅652=650S_{20}=\frac{20(4+61)}{2}=\frac{20\cdot 65}{2}=650S20​=220(4+61)​=220⋅65​=650

Resultaat: De twintigste term is u20=61u_{20}=61u20​=61 en de som van de eerste twintig termen is S20=650S_{20}=650S20​=650.

Uitgewerkt voorbeeld

Een rij reconstrueren uit twee termen

Van een rekenkundige rij is gegeven dat u3 = 10 en u7 = 22. Bepaal het verschil v en de startterm u1.

  1. 01Bepaal het verschil

    Tussen u3u_3u3​ en u7u_7u7​ liggen 7−3=47-3=47−3=4 stappen van vvv.

    u7−u3=4v ⇒ 22−10=4v ⇒ v=3u_7-u_3=4v\ \Rightarrow\ 22-10=4v\ \Rightarrow\ v=3u7​−u3​=4v ⇒ 22−10=4v ⇒ v=3
  2. 02Bepaal de startterm

    Ga vanaf u3u_3u3​ twee stappen terug: u1=u3−2vu_1=u_3-2vu1​=u3​−2v.

    u1=10−2⋅3=4u_1=10-2\cdot 3=4u1​=10−2⋅3=4

Resultaat: Er geldt v=3v=3v=3 en u1=4u_1=4u1​=4: het is de rij 4,7,10,13,…4, 7, 10, 13, \dots4,7,10,13,… uit het vorige voorbeeld.

Eindexamen-focus

  • Examendoel: de directe formule un=u1+(n−1)vu_n=u_1+(n-1)vun​=u1​+(n−1)v opstellen en een verre term (bijvoorbeeld u20u_{20}u20​) berekenen.
  • Examendoel: de som van de eerste nnn termen berekenen met Sn=n(u1+un)2S_n=\frac{n(u_1+u_n)}{2}Sn​=2n(u1​+un​)​.

Veelgemaakte fouten

  • De factor (n−1)(n-1)(n−1) vervangen door nnn, waardoor elke term een stap te ver ligt.
  • Bij de som het aantal termen verkeerd tellen (van u5u_5u5​ tot en met u12u_{12}u12​ zijn het 888 termen, niet 777), of de somformule op een niet-rekenkundige rij toepassen.

Actieve herhaling

Van een rekenkundige rij is u1 = 7 en v = 4. Bereken de vijfentwintigste term en de som van de eerste 25 termen.

Actief ophalen

Haal de kernpunten op — onthul ze daarna.

Bronnen: Examenblad.nl — wiskunde A (VWO) (CvTE / DUO)

§ 03

Meetkundige rijen en hun som#

●●○StandaardLPexamenblad-wiskunde-a-rijen

Kernpunten

Een „meetkundige rij" is een rij waarbij het quotient van twee opeenvolgende termen steeds hetzelfde is. Dat vaste getal heet de „reden" (of factor) rrr, met r=un+1unr=\frac{u_{n+1}}{u_n}r=un​un+1​​. Je maakt elke volgende term dus door met rrr te vermenigvuldigen in plaats van vvv op te tellen. In Afb. 3 staan de termen van de rij met u1=3u_1=3u1​=3 en r=2r=2r=2: 3,6,12,24,48,963,6,12,24,48,963,6,12,24,48,96. De staafjes worden razendsnel hoger — meetkundige rijen groeien „exponentieel", wat betekent dat ze op den duur elke rekenkundige (lineaire) rij voorbijstreven.

Afb. 3 — Termen van een meetkundige rij

Meetkundige rij: u1 = 3, r = 2Kolomdiagram: term u_n naar rangnummer n, Gegevens: term u_n · 1: 3; term u_n · 2: 6; term u_n · 3: 12; term u_n · 4: 24; term u_n · 5: 48; term u_n · 6: 960204060801234563612244896term unrangnummer n
Afb. 3De rij met u1=3 en r=2 verdubbelt elke term: 3, 6, 12, 24, 48, 96. De staven groeien exponentieel.
De directe formule ontstaat door herhaald vermenigvuldigen: u2=u1⋅ru_2=u_1\cdot ru2​=u1​⋅r, u3=u1⋅r2u_3=u_1\cdot r^2u3​=u1​⋅r2, en in het algemeen un=u1⋅r n−1u_n=u_1\cdot r^{\,n-1}un​=u1​⋅rn−1. Ook hier is de exponent n−1n-1n−1 (niet nnn), want de eerste term is nog niet vermenigvuldigd. Met u1=3u_1=3u1​=3 en r=2r=2r=2 geeft dat u4=3⋅23=3⋅8=24u_4=3\cdot 2^{3}=3\cdot 8=24u4​=3⋅23=3⋅8=24, precies de vierde term. Merk op: de directe formule van een meetkundige rij is een exponentiele functie van nnn, met u1u_1u1​ als startwaarde en rrr als groeifactor.
De waarde van rrr bepaalt het gedrag. Is r>1r>1r>1, dan groeit de rij (r=2r=2r=2: verdubbelen). Is 0<r<10<r<10<r<1, dan daalt de rij naar 000 (r=12r=\tfrac{1}{2}r=21​: telkens halveren) — dit is het geval bij afschrijven en halveringstijden. Is rrr negatief, dan wisselen de termen van teken (een alternerende rij). En r=1r=1r=1 geeft een constante rij (u1,u1,u1,…u_1,u_1,u_1,\dotsu1​,u1​,u1​,…). De reden rrr mag nooit 000 zijn, want dan is de rij vanaf de tweede term overal 000 en niet langer meetkundig.
Voor de som Sn=u1+u1r+u1r2+⋯+u1r n−1S_n=u_1+u_1r+u_1r^2+\dots+u_1r^{\,n-1}Sn​=u1​+u1​r+u1​r2+⋯+u1​rn−1 bestaat een handige formule: Sn=u1⋅1−rn1−rS_n=u_1\cdot\frac{1-r^{n}}{1-r}Sn​=u1​⋅1−r1−rn​, geldig zolang r≠1r\neq 1r=1. De afleiding: vermenigvuldig SnS_nSn​ met rrr en trek dat van SnS_nSn​ af. Bijna alle termen vallen dan tegen elkaar weg (een „telescoop"): Sn−r Sn=u1−u1rnS_n-r\,S_n=u_1-u_1r^{n}Sn​−rSn​=u1​−u1​rn, dus Sn(1−r)=u1(1−rn)S_n(1-r)=u_1(1-r^{n})Sn​(1−r)=u1​(1−rn), en delen door 1−r1-r1−r geeft de formule. Voor r>1r>1r>1 schrijf je hem vaak als Sn=u1⋅rn−1r−1S_n=u_1\cdot\frac{r^{n}-1}{r-1}Sn​=u1​⋅r−1rn−1​ om met positieve getallen te werken — beide vormen geven dezelfde uitkomst.
Afb. 4 zet lineaire groei (y=2x+1y=2x+1y=2x+1) naast exponentiele groei (y=2xy=2^{x}y=2x). Aanvankelijk kan de rechte lijn hoger liggen, maar de exponentiele kromme buigt steeds steiler omhoog en haalt de lijn onherroepelijk in. Dat is de kern van het verschil tussen rekenkundig en meetkundig: een vast „bedrag" erbij versus een vaste „factor" keer. Bij grote nnn wint een meetkundige rij met r>1r>1r>1 het altijd van elke rekenkundige rij, hoe groot het verschil vvv ook is.

Afb. 4 — Lineaire versus exponentiele groei

Lineaire versus exponentiele groeiSchaubild von lineair y=2x+1, y-Achsenabschnitt bei y = 1, steigend, im Bereich x von 0 bis 5, Schaubild von exponentieel y=2^x, y-Achsenabschnitt bei y = 1, steigend, im Bereich x von 0 bis 51234551015202530lineair y = 2x+1exponentieely = 2xyx
Afb. 4De rechte lijn (lineair, hoort bij rekenkundig) en de kromme y = 2^x (exponentieel, hoort bij meetkundig). De exponentiele groei haalt de lineaire onherroepelijk in.
r=un+1unr=\frac{u_{n+1}}{u_n}r=un​un+1​​

Constante reden

Bij een meetkundige rij is dit quotient voor elk opeenvolgend paar termen hetzelfde.

un=u1⋅r n−1u_n=u_1\cdot r^{\,n-1}un​=u1​⋅rn−1

Directe formule (meetkundig)

Vanaf u1u_1u1​ vermenigvuldig je n−1n-1n−1 keer met rrr om bij de nnn-de term te komen.

Sn=u1⋅1−rn1−rS_n=u_1\cdot\frac{1-r^{n}}{1-r}Sn​=u1​⋅1−r1−rn​

Som van een eindige meetkundige rij (r is niet 1)

Geldig zolang r≠1r\neq 1r=1; voor r>1r>1r>1 gebruik je vaak de vorm met rn−1r−1\frac{r^{n}-1}{r-1}r−1rn−1​.

Uitgewerkt voorbeeld

Twintigste term en som van een meetkundige rij

Een meetkundige rij heeft startterm u1 = 3 en reden r = 2 (de rij 3, 6, 12, 24, …). Bereken de twintigste term en de som van de eerste 20 termen.

  1. 01Directe formule

    Vul u1=3u_1=3u1​=3 en r=2r=2r=2 in; let op de exponent n−1n-1n−1.

    un=3⋅2 n−1u_n=3\cdot 2^{\,n-1}un​=3⋅2n−1
  2. 02Bereken de twintigste term

    De exponent is n−1=19n-1=19n−1=19.

    u20=3⋅219=3⋅524288=1 572 864u_{20}=3\cdot 2^{19}=3\cdot 524288=1\,572\,864u20​=3⋅219=3⋅524288=1572864
  3. 03Pas de somformule toe

    Gebruik Sn=u1⋅1−rn1−rS_n=u_1\cdot\frac{1-r^{n}}{1-r}Sn​=u1​⋅1−r1−rn​ met r=2r=2r=2 en n=20n=20n=20.

    S20=3⋅1−2201−2S_{20}=3\cdot\frac{1-2^{20}}{1-2}S20​=3⋅1−21−220​
  4. 04Reken uit

    Er geldt 220=1 048 5762^{20}=1\,048\,576220=1048576.

    S20=3⋅1−1 048 576−1=3⋅1 048 575=3 145 725S_{20}=3\cdot\frac{1-1\,048\,576}{-1}=3\cdot 1\,048\,575=3\,145\,725S20​=3⋅−11−1048576​=3⋅1048575=3145725

Resultaat: De twintigste term is u20=1 572 864u_{20}=1\,572\,864u20​=1572864 en de som van de eerste twintig termen is S20=3 145 725S_{20}=3\,145\,725S20​=3145725.

Eindexamen-focus

  • Examendoel: de reden rrr bepalen, de directe formule un=u1⋅r n−1u_n=u_1\cdot r^{\,n-1}un​=u1​⋅rn−1 opstellen en een term berekenen.
  • Examendoel: de som van een eindige meetkundige rij berekenen met Sn=u1⋅1−rn1−rS_n=u_1\cdot\frac{1-r^{n}}{1-r}Sn​=u1​⋅1−r1−rn​.

Veelgemaakte fouten

  • De exponent n−1n-1n−1 verwarren met nnn, of u1⋅r n−1u_1\cdot r^{\,n-1}u1​⋅rn−1 uitrekenen als (u1⋅r) n−1(u_1\cdot r)^{\,n-1}(u1​⋅r)n−1.
  • De somformule gebruiken met r=1r=1r=1 (deling door 000), of vergeten dat 15%15\%15% afname hoort bij r=0,85r=0{,}85r=0,85 en niet bij r=−0,15r=-0{,}15r=−0,15.

Actieve herhaling

Een meetkundige rij heeft u1 = 5 en r = 3. Bereken de achtste term en de som van de eerste 8 termen.

Actief ophalen

Haal de kernpunten op — onthul ze daarna.

Bronnen: Examenblad.nl — wiskunde A (VWO) (CvTE / DUO)

§ 04

Toepassingen: sparen en groei#

●●●VerdiepingLPexamenblad-wiskunde-a-rijen

Kernpunten

Rijen zijn het natuurlijke gereedschap voor situaties waarin iets stap voor stap verandert. Het klassieke voorbeeld is sparen. In Afb. 5 staan twee spaarvormen naast elkaar, allebei startend met 1000 euro. Bij „enkelvoudige interest" krijg je elk jaar een vast bedrag rente (hier 50 euro): dat is een rekenkundige rij. Bij „samengestelde interest" krijg je rente over je rente, zodat het bedrag elk jaar met dezelfde factor groeit (×1,05\times 1{,}05×1,05): dat is een meetkundige rij. De grafiek laat zien hoe de samengestelde variant langzaam maar zeker boven de enkelvoudige uitstijgt.

Afb. 5 — Enkelvoudige versus samengestelde interest

Enkelvoudige versus samengestelde interestLijndiagram: bedrag (euro) naar jaar, Gegevens: enkelvoudig: +50 euro per jaar · 0: 1000; enkelvoudig: +50 euro per jaar · 1: 1050; enkelvoudig: +50 euro per jaar · 2: 1100; enkelvoudig: +50 euro per jaar · 3: 1150; enkelvoudig: +50 euro per jaar · 4: 1200; enkelvoudig: +50 euro per jaar · 5: 1250; samengesteld: x1,05 per jaar · 0: 1000; samengesteld: x1,05 per jaar · 1: 1050; samengesteld: x1,05 per jaar · 2: 1102.5; samengesteld: x1,05 per jaar · 3: 1157.63; samengesteld: x1,05 per jaar · 4: 1215.51; samengesteld: x1,05 per jaar · 5: 1276.28020040060080010001200012345bedrag (euro)jaarenkelvoudig: +50 eu…samengesteld: x1,05…
Afb. 5Vanaf 1000 euro: enkelvoudig groeit rechtlijnig met +50 euro per jaar (1000, 1050, 1100, 1150, 1200, 1250); samengesteld groeit met x1,05 per jaar (1000, 1050, 1102,50, 1157,63, 1215,51, 1276,28).
De brug tussen procenten en meetkundige rijen is de „groeifactor" g=1+p100g=1+\frac{p}{100}g=1+100p​. Een groei van 5%5\%5% per jaar hoort bij g=1,05g=1{,}05g=1,05, een afname van 15%15\%15% bij g=0,85g=0{,}85g=0,85. Na nnn perioden is het bedrag Vn=V0⋅g nV_n=V_0\cdot g^{\,n}Vn​=V0​⋅gn — een meetkundige rij met reden r=gr=gr=g en startterm V0V_0V0​. Zo reken je met een formule elk gewenst jaar uit: een kapitaal van 100010001000 euro bij 5%5\%5% groeit in 101010 jaar tot 1000⋅1,0510≈1628,891000\cdot 1{,}05^{10}\approx 1628{,}891000⋅1,0510≈1628,89 euro.
Voor waardevermindering geldt hetzelfde, maar met g<1g<1g<1. Een machine die jaarlijks 15%15\%15% van zijn waarde verliest, is na nnn jaar Wn=W0⋅0,85 nW_n=W_0\cdot 0{,}85^{\,n}Wn​=W0​⋅0,85n euro waard — een dalende meetkundige rij. Let op het veelgemaakte fout: 15%15\%15% eraf betekent ×0,85\times 0{,}85×0,85, niet −0,15-0{,}15−0,15. Om te bepalen na hoeveel jaar de waarde onder een grens zakt, vul je opeenvolgende gehele waarden van nnn in (of gebruik je de grafische rekenmachine), want nnn moet een heel aantal jaren zijn.
Wanneer je „herhaald" iets inlegt of optelt, komt de somformule in beeld. Stort je elk jaar opnieuw een bedrag dat daarna rente blijft opbouwen, dan vormen de eindwaarden van de losse stortingen een meetkundige rij, en het totaal is hun som Sn=u1⋅1−rn1−rS_n=u_1\cdot\frac{1-r^{n}}{1-r}Sn​=u1​⋅1−r1−rn​ (het idee achter annuiteiten en spaarplannen). Rekenkundige sommen komen voor bij lineair oplopende hoeveelheden — denk aan stapels blikken, oplopende rijen stoelen in een theater, of een spaaractie waarbij je elke maand een vast bedrag meer inlegt; het totaal reken je dan met Sn=n(u1+un)2S_n=\frac{n(u_1+u_n)}{2}Sn​=2n(u1​+un​)​.
De kernvaardigheid in toepassingen is het „kiezen" van het juiste model. Vraag je af: verandert er elke stap een vast „bedrag" (rekenkundig, lineair) of een vaste „factor / een vast percentage" (meetkundig, exponentieel)? Vertaal daarna het verhaal naar u1u_1u1​, vvv of rrr, en nnn, kies de term- of somformule, en interpreteer de uitkomst terug in de context — met de juiste eenheid en een zinvolle afronding (geld op centen). Een negatieve of niet-gehele nnn heeft in een spaarcontext geen betekenis, dus rond bij „na hoeveel jaar"-vragen af naar een heel aantal perioden.
g=1+p100g=1+\frac{p}{100}g=1+100p​

Groeifactor bij p% verandering

Bij +8%+8\%+8% hoort g=1,08g=1{,}08g=1,08, bij −8%-8\%−8% hoort g=0,92g=0{,}92g=0,92.

Vn=V0⋅g nV_n=V_0\cdot g^{\,n}Vn​=V0​⋅gn

Samengestelde groei (meetkundig)

Na nnn perioden met vaste groeifactor ggg; dit is een meetkundige rij met reden r=gr=gr=g.

Vn=V0+n⋅bV_n=V_0+n\cdot bVn​=V0​+n⋅b

Enkelvoudige groei (rekenkundig)

Elke periode komt hetzelfde bedrag bbb erbij; dit is een rekenkundige rij.

Uitgewerkt voorbeeld

Enkelvoudig versus samengesteld sparen

Je zet 1000 euro in. Bij enkelvoudige interest komt er elk jaar 50 euro rente bij; bij samengestelde interest groeit het bedrag elk jaar met 5%. Geef voor beide een formule voor het bedrag na n jaar en bereken het bedrag na 10 jaar.

  1. 01Enkelvoudig (rekenkundig)

    Elk jaar 50 euro erbij: een rekenkundige rij met verschil 50.

    Vn=1000+50nV_n=1000+50nVn​=1000+50n
  2. 02Samengesteld (meetkundig)

    Elk jaar ×1,05\times 1{,}05×1,05: een meetkundige rij met reden 1,051{,}051,05.

    Vn=1000⋅1,05 nV_n=1000\cdot 1{,}05^{\,n}Vn​=1000⋅1,05n
  3. 03Bereken beide na 10 jaar

    Vul n=10n=10n=10 in.

    1000+50⋅10=15001000⋅1,0510≈1628,891000+50\cdot 10=1500\qquad 1000\cdot 1{,}05^{10}\approx 1628{,}891000+50⋅10=15001000⋅1,0510≈1628,89

Resultaat: Enkelvoudig levert 1500 euro op, samengesteld 1628,89 euro — dat is 128,89 euro meer door rente-op-rente.

Uitgewerkt voorbeeld

Afschrijven met een vaste factor

Een machine kost 24 000 euro en verliest elk jaar 15% van zijn waarde. Stel een formule op voor de waarde na n jaar, bereken de waarde na 5 jaar en bepaal na hoeveel hele jaren de waarde onder 10 000 euro zakt.

  1. 01Stel de formule op

    15% eraf betekent ×0,85\times 0{,}85×0,85: een dalende meetkundige rij met reden 0,850{,}850,85.

    Wn=24000⋅0,85 nW_n=24000\cdot 0{,}85^{\,n}Wn​=24000⋅0,85n
  2. 02Waarde na 5 jaar

    Vul n=5n=5n=5 in.

    W5=24000⋅0,855≈10648,93W_5=24000\cdot 0{,}85^{5}\approx 10648{,}93W5​=24000⋅0,855≈10648,93
  3. 03Onder 10 000 euro?

    Probeer opeenvolgende jaren: W5≈10649W_5\approx 10649W5​≈10649 (nog erboven), W6≈9052W_6\approx 9052W6​≈9052 (eronder).

    W6=24000⋅0,856≈9051,59W_6=24000\cdot 0{,}85^{6}\approx 9051{,}59W6​=24000⋅0,856≈9051,59

Resultaat: Wn=24000⋅0,85 nW_n=24000\cdot 0{,}85^{\,n}Wn​=24000⋅0,85n. Na 5 jaar is de machine 10 648,93 euro waard; pas na 6 jaar zakt de waarde onder 10 000 euro.

Eindexamen-focus

  • Examendoel: een spaar-, afschrijf- of groeisituatie vertalen naar een rekenkundige of meetkundige rij en het juiste model kiezen.
  • Examendoel: met de groeifactor g=1+p100g=1+\frac{p}{100}g=1+100p​ een bedrag na nnn perioden berekenen en de uitkomst in de context interpreteren.

Veelgemaakte fouten

  • Enkelvoudige (rekenkundige) en samengestelde (meetkundige) interest door elkaar halen — rente-op-rente is vermenigvuldigen, niet optellen.
  • Een procentuele verandering verkeerd omzetten in een groeifactor (+8%→×1,08+8\%\to\times 1{,}08+8%→×1,08, −8%→×0,92-8\%\to\times 0{,}92−8%→×0,92), of bij „na hoeveel jaar" een niet-geheel antwoord laten staan.

Actieve herhaling

Je zet 2000 euro op een spaarrekening met 4% samengestelde interest per jaar. Stel een formule op voor het bedrag na n jaar en bereken het bedrag na 15 jaar.

Actief ophalen

Haal de kernpunten op — onthul ze daarna.

Bronnen: Examenblad.nl — wiskunde A (VWO) (CvTE / DUO)

Inhoud

Sectie -- / 04

    • 01Rijen, recursieve en directe formules○
    • 02Rekenkundige rijen en hun som◐
    • 03Meetkundige rijen en hun som◐
    • 04Toepassingen: sparen en groei●

0/4 Gelezen

Van samenvatting naar oefening

Rijen: rekenkundig en meetkundig

Verstevig dit onderwerp met vragen uit de vragenbank.

~18
min
4
Vaardigheden
Oefenen

Referenties en bronnen

Bronnen

CvTE / DUO

  • Examenblad.nl — wiskunde A (VWO)

Vorig onderwerp

Functies, grafieken, vergelijkingen en ongelijkheden

Volgend onderwerp

Helling, toenamediagram en differentiequotiënt

EuraStudy·Samenvattingen T·05·MMXXVI

Ga verder met het volgende onderwerp — je leerpad blijft bewaard.