Tổng 100 số hạng đầu của dãy số \(\left( u_n \right)\) với \(u_n = 2n - 1\) là:
A. 199
B. \(2^{100} - 1\)
C. 10 000
D. 9 999
Problem Analysis
Problem Summary
Cho dãy số \(u_n = 2n - 1\). Tính tổng \(S_{100} = u_1 + u_2 + \cdots + u_{100}\).
Required Knowledge
Nhận dạng cấp số cộng bằng cách kiểm tra hiệu hai số hạng liên tiếp \(u_n - u_{n-1}\) là hằng số. Công thức tổng n số hạng đầu của cấp số cộng: \(S_n = \dfrac{n}{2}\left[2u_1 + (n-1)d\right]\), trong đó \(u_1\) là số hạng đầu và \(d\) là công sai.
Solution Method
Một cách giải. Tính hiệu \(u_n - u_{n-1}\) để xác định đây là cấp số cộng, tìm \(u_1\) và \(d\), sau đó áp dụng công thức tính \(S_{100}\).
Real-world Application
Một học sinh xếp sỏi thành các hàng, hàng thứ \(n\) có \(2n - 1\) viên sỏi. Hỏi 100 hàng đầu tiên có tổng cộng bao nhiêu viên sỏi?
Hints (0/3)
Hint 1:
Tính \(u_n - u_{n-1}\) xem có ra một số không đổi không. Nếu có, dãy là cấp số cộng với công sai \(d\) bằng số đó.
Hint 2:
Sau khi xác định \(u_1 = 1\) và \(d = 2\), áp dụng công thức \(S_n = \dfrac{n}{2}\left[2u_1 + (n-1)d\right]\) với \(n = 100\).
Hint 3:
Thay số: \(S_{100} = \dfrac{100}{2}\left[2 \cdot 1 + 99 \cdot 2\right] = 50 \cdot [2 + 198]\). Tính tiếp để ra kết quả.
Detailed solution
Tính hiệu hai số hạng liên tiếp:
\[u_n - u_{n-1} = (2n - 1) - [2(n-1) - 1] = 2n - 1 - 2n + 2 + 1 = 2.\]
Hiệu không đổi nên \((u_n)\) là cấp số cộng với số hạng đầu \(u_1 = 2 \cdot 1 - 1 = 1\) và công sai \(d = 2\).
Áp dụng công thức tổng:
\[S_{100} = \frac{100}{2}\left[2 \cdot 1 + (100 - 1) \cdot 2\right] = 50 \cdot [2 + 198] = 50 \cdot 200 = 10\,000.\]
Chọn đáp án C.