Xen giữa các số 2 và 22 ba số nào sau đây để được một cấp số cộng có 5 số hạng.

Giả sử cấp số cộng (u_n) có số hạng đầu u1 và công sai d, cấp số cộng (v_n) có số hạng đầu v₁ và công sai d’.

Ta có: \[{{\rm{S}}_{\rm{n}}}{\rm{ = }}\frac{{{\rm{n}}\left[ {{\rm{2}}{{\rm{u}}_{\rm{1}}}{\rm{ + }}\left( {{\rm{n}} - {\rm{1}}} \right){\rm{d}}} \right]}}{{\rm{2}}}{\rm{; }}{{\rm{T}}_{\rm{n}}}{\rm{ = }}\frac{{{\rm{n}}\left[ {{\rm{2}}{{\rm{v}}_{\rm{1}}}{\rm{ + }}\left( {{\rm{n}} - 1} \right){\rm{d'}}} \right]}}{{\rm{2}}}\]

\[\frac{{{{\rm{S}}_{\rm{n}}}}}{{{{\rm{T}}_{\rm{n}}}}}{\rm{ = }}\frac{{\frac{{{\rm{n}}\left[ {{\rm{2}}{{\rm{u}}_{\rm{1}}}{\rm{ + }}\left( {{\rm{n}} - {\rm{1}}} \right){\rm{d}}} \right]}}{{\rm{2}}}}}{{\frac{{{\rm{n}}\left[ {{\rm{2}}{{\rm{v}}_{\rm{1}}}{\rm{ + }}\left( {{\rm{n}} - {\rm{1}}} \right){\rm{d'}}} \right]}}{{\rm{2}}}}}{\rm{ = }}\frac{{{\rm{2}}{{\rm{u}}_{\rm{1}}}{\rm{ + }}\left( {{\rm{n}} - {\rm{1}}} \right){\rm{d}}}}{{{\rm{2}}{{\rm{v}}_{\rm{1}}}{\rm{ + }}\left( {{\rm{n}} - {\rm{1}}} \right){\rm{d'}}}}{\rm{ = }}\frac{{{\rm{4n + 1}}}}{{{\rm{6n + 2}}}}\]

\[\frac{{{{\rm{u}}_{{\rm{17}}}}}}{{{{\rm{v}}_{{\rm{17}}}}}}{\rm{ = }}\frac{{{{\rm{u}}_{\rm{1}}}{\rm{ + 16d}}}}{{{{\rm{v}}_{\rm{1}}}{\rm{ + 16d'}}}}{\rm{ = }}\frac{{{\rm{2}}{{\rm{u}}_{\rm{1}}}{\rm{ + 32d}}}}{{{\rm{2}}{{\rm{v}}_{\rm{1}}}{\rm{ + 32d'}}}}{\rm{ = }}\frac{{{\rm{2}}{{\rm{u}}_{\rm{1}}}{\rm{ + }}\left( {{\rm{33}} - {\rm{1}}} \right){\rm{d}}}}{{{\rm{2}}{{\rm{v}}_{\rm{1}}}{\rm{ + }}\left( {{\rm{33}} - {\rm{1}}} \right){\rm{d'}}}}{\rm{ = }}\frac{{{{\rm{S}}_{{\rm{33}}}}}}{{{{\rm{T}}_{{\rm{33}}}}}}{\rm{ = }}\frac{{{\rm{4}}{\rm{.33 + 1}}}}{{{\rm{6}}{\rm{.33 + 2}}}}{\rm{ = }}\frac{{{\rm{133}}}}{{{\rm{200}}}}\]

Đáp án cần chọn là: D

\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{{u_6} = 8}\\{u_2^2 + u_4^2 = 16}\end{array}} \right. \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{{{\rm{u}}_{\rm{1}}}{\rm{ + 5d = 8(1)}}}\\{{{\left( {{{\rm{u}}_{\rm{1}}}{\rm{ + d}}} \right)}^{\rm{2}}}{\rm{ + }}{{\left( {{{\rm{u}}_{\rm{1}}}{\rm{ + 3d}}} \right)}^{\rm{2}}}{\rm{ = 16(2)}}}\end{array}} \right.\)

\[\left( 1 \right) \Leftrightarrow {{\rm{u}}_{\rm{1}}}{\rm{ = 8}} - {\rm{5d}}\]thế vào (2) ta được

\[{\left( {8 - 5d + d} \right)^2} + {\left( {8 - 5d + 3d} \right)^2} = 16 \Leftrightarrow {\left( {8 - 4d} \right)^2} + {\left( {8 - 2d} \right)^2} = 16\]

\( \Leftrightarrow 64 - 64d + 16{d^2} + 64 - 32d + 4{d^2} = 16 \Leftrightarrow 20{d^2} - 96d + 112 = 0 \Leftrightarrow \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{d = 2}\\{d = \frac{{14}}{5}}\end{array}} \right.\)

Vì công sai không lớn hơn 2 nên d = 2

Đáp án cần chọn là: B