برای حل سوال ۴ ابتدا باید حداقل چند جمله از دنباله $5, 9, 13, 17, \ldots$ را به هم جمع کنیم تا مجموع بزرگتر از ۲۳۰ شود.
این دنباله یک دنباله حسابی است که جمله اول آن \( a_1 = 5 \) و قدر نسبت \( d = 4 \) است.
ابتدا فرمول عمومی جملات دنباله را مینویسیم:
\[ a_n = a_1 + (n-1) \cdot d \]
\[ a_n = 5 + (n-1) \cdot 4 \]
\[ a_n = 4n + 1 \]
سپس مجموع جملات دنباله حسابی تا جمله \( n \)-ام را محاسبه میکنیم:
\[ S_n = \frac{n}{2} \cdot (a_1 + a_n) \]
با جایگذاری \( a_1 \) و \( a_n \):
\[ S_n = \frac{n}{2} \cdot (5 + (4n + 1)) \]
\[ S_n = \frac{n}{2} \cdot (4n + 6) \]
\[ S_n = 2n^2 + 3n \]
حالا باید \( S_n > 230 \) شود:
\[ 2n^2 + 3n > 230 \]
معادله درجه دوم را حل میکنیم:
\[ 2n^2 + 3n - 230 = 0 \]
ریشههای معادله درجه دو با استفاده از فرمول کلی به دست میآیند:
\[ n = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a} \]
در اینجا، \( a = 2 \)، \( b = 3 \)، و \( c = -230 \) هستند:
\[ b^2 - 4ac = 3^2 - 4 \times 2 \times (-230) \]
\[ b^2 - 4ac = 9 + 1840 \]
\[ b^2 - 4ac = 1849 \]
پس:
\[ n = \frac{-3 \pm \sqrt{1849}}{4} \]
\[ n = \frac{-3 \pm 43}{4} \]
دو مقدار برای \( n \) خواهیم داشت:
\[ n_1 = \frac{40}{4} = 10 \]
\[ n_2 = \frac{-46}{4} = -11.5 \]
چون \( n \) باید مثبت و عدد صحیح باشد، \( n = 10 \) است.
پس حداقل ۱۰ جمله لازم است تا مجموع آنها بزرگتر از ۲۳۰ شود.