Zahlenfolgen

Sequences

Mathematik Klasse 11 25 Aufgaben
FolgenArithmetische FolgeGeometrische FolgeMonotonieKerncurriculum

Eine Folge ist eine Funktion auf den natürlichen Zahlen; sie lässt sich explizit (aₙ = 2n − 1) oder rekursiv (a₁ = 1, aₙ₊₁ = aₙ + 2) angeben. Arithmetische Folgen haben eine konstante Differenz, geometrische einen konstanten Faktor — die beiden Grundmuster, auch in Sachkontexten wie Sparplänen und Wachstumsprozessen, samt Partialsummen. Die typische Hürde ist der Wechsel zwischen aₙ und aₙ₊₁ in Rekursionen und der Indexbeginn. Grundlage für Grenzwerte und die vollständige Induktion.

Leicht
Lückentext #1 10s ▶ Testen

Die Folge (aₙ) mit aₙ = 2n + 1 hat als drittes Glied a₃ = ___.

✓ Antwort: 7
a₃ = 2·3 + 1 = 7.
Multiple Choice #2 15s ▶ Testen

Welche der folgenden Folgen ist arithmetisch?

  • ● aₙ = 3n − 1
  • ○ aₙ = 2ⁿ
  • ○ aₙ = n²
  • ○ aₙ = 1/n
Eine arithmetische Folge hat die Form aₙ = a₁ + (n−1)·d, also einen linearen Ausdruck in n. aₙ = 3n − 1 ist linear mit d = 3.
Wahr / Falsch #3 10s ▶ Testen

Eine geometrische Folge hat einen konstanten Quotienten aufeinanderfolgender Glieder.

✓ Wahr
Richtig. Bei einer geometrischen Folge gilt aₙ₊₁/aₙ = q (konstant) für alle n.
Zahleneingabe #4 15s ▶ Testen

Eine arithmetische Folge hat a₁ = 5 und d = 3. Berechne a₁₀.

✓ Antwort: 32
aₙ = a₁ + (n−1)·d. a₁₀ = 5 + 9·3 = 5 + 27 = 32.
Lückentext #5 15s ▶ Testen

Eine geometrische Folge hat a₁ = 2 und q = 3. Dann ist a₄ = ___.

✓ Antwort: 54
aₙ = a₁ · qⁿ⁻¹. a₄ = 2 · 3³ = 2 · 27 = 54.
Multiple Choice #6 15s ▶ Testen

Die Folge aₙ = (−1)ⁿ ist:

  • ● weder monoton steigend noch monoton fallend
  • ○ streng monoton steigend
  • ○ streng monoton fallend
  • ○ konstant
Die Folgeglieder alternieren zwischen −1 und 1. Daher ist die Folge nicht monoton.
Zahleneingabe #7 20s ▶ Testen

Berechne die Partialsumme S₅ = a₁ + a₂ + … + a₅ für die arithmetische Folge aₙ = 2n.

✓ Antwort: 30
S₅ = 2 + 4 + 6 + 8 + 10 = 30. Oder mit der Formel: S₅ = 5/2 · (2 + 10) = 5/2 · 12 = 30.
Wahr / Falsch #8 15s ▶ Testen

Die Folge aₙ = 1/n ist streng monoton fallend.

✓ Wahr
Richtig. Für n ≥ 1 gilt aₙ₊₁ = 1/(n+1) < 1/n = aₙ, also ist die Folge streng monoton fallend.
Lückentext #9 10s ▶ Testen

Die rekursive Definition a₁ = 1, aₙ₊₁ = aₙ + 4 beschreibt eine ___ Folge mit d = 4.

✓ Antwort: arithmetische
Die konstante Differenz aₙ₊₁ − aₙ = 4 kennzeichnet eine arithmetische Folge.
Multiple Choice #10 15s ▶ Testen

Die Summenformel für die ersten n natürlichen Zahlen lautet:

  • ● n(n+1)/2
  • ○ n(n−1)/2
  • ○ n²/2
  • ○ (n+1)²/2
1 + 2 + 3 + … + n = n(n+1)/2. Diese Formel wird auch Gaußsche Summenformel genannt.
Zahleneingabe #11 15s ▶ Testen

Berechne 1 + 2 + 3 + … + 100.

✓ Antwort: 5050
n(n+1)/2 = 100·101/2 = 5050.
Lückentext #12 10s ▶ Testen

Eine Folge heißt streng monoton steigend, wenn für alle n gilt: aₙ₊₁ ___ aₙ.

✓ Antwort: >
Streng monoton steigend bedeutet, dass jedes Folgeglied echt größer als sein Vorgänger ist.
Zahleneingabe #13 15s ▶ Testen

Berechne die Summe 1² + 2² + 3² + 4² + 5².

✓ Antwort: 55
1 + 4 + 9 + 16 + 25 = 55. Die allgemeine Formel lautet n(n+1)(2n+1)/6.
Wahr / Falsch #14 10s ▶ Testen

Jede arithmetische Folge mit positiver Differenz d > 0 ist streng monoton steigend.

✓ Wahr
Richtig. aₙ₊₁ − aₙ = d > 0 bedeutet, dass jedes Glied größer als das vorherige ist.
Zahleneingabe #15 10s ▶ Testen

Bestimme das arithmetische Mittel der Zahlen a₃ = 7 und a₅ = 13 (Mittelwert = a₄ in einer arithmetischen Folge).

✓ Antwort: 10
In einer arithmetischen Folge ist a₄ = (a₃ + a₅)/2 = (7 + 13)/2 = 10.
Lückentext #16 10s ▶ Testen

Die Formel für die Partialsumme einer arithmetischen Folge lautet Sₙ = n/2 · (a₁ + ___).

✓ Antwort: aₙ
Sₙ = n/2 · (a₁ + aₙ) = n/2 · (2a₁ + (n−1)d).
Mittel
Zahleneingabe #1 25s ▶ Testen

Die geometrische Folge hat a₁ = 1 und q = 2. Berechne die Partialsumme S₆ = a₁ + a₂ + … + a₆.

✓ Antwort: 63
Sₙ = a₁ · (qⁿ − 1)/(q − 1). S₆ = 1 · (2⁶ − 1)/(2 − 1) = (64 − 1)/1 = 63.
Multiple Choice #2 25s ▶ Testen

Die Folge aₙ = n² − 3n hat als erstes positives Glied:

  • ● a₄ = 4
  • ○ a₃ = 0
  • ○ a₂ = −2
  • ○ a₅ = 10
a₁ = −2, a₂ = −2, a₃ = 0, a₄ = 4. Das erste positive Glied ist a₄ = 4.
Zahleneingabe #3 20s ▶ Testen

Eine arithmetische Folge hat a₃ = 11 und a₇ = 23. Berechne die Differenz d.

✓ Antwort: 3
a₇ = a₃ + 4d → 23 = 11 + 4d → d = 3.
Wahr / Falsch #4 20s ▶ Testen

Die Partialsumme einer geometrischen Folge mit |q| < 1 kann für n → ∞ einen endlichen Wert annähern.

✓ Wahr
Richtig. Für |q| < 1 konvergiert die geometrische Reihe gegen a₁/(1−q).
Lückentext #5 15s ▶ Testen

Die geometrische Folge mit a₁ = 5 und q = 1/2 hat das allgemeine Glied aₙ = 5 · ___.

✓ Antwort: (1/2)ⁿ⁻¹
aₙ = a₁ · qⁿ⁻¹ = 5 · (1/2)ⁿ⁻¹.
Multiple Choice #6 20s ▶ Testen

Die Folge aₙ = (n+1)/n ist:

  • ● streng monoton fallend
  • ○ streng monoton steigend
  • ○ nicht monoton
  • ○ konstant
aₙ = 1 + 1/n. Da 1/n streng monoton fällt, fällt auch aₙ streng monoton.
Zahleneingabe #7 25s ▶ Testen

Eine geometrische Folge hat a₂ = 6 und a₅ = 162. Berechne q.

✓ Antwort: 3
a₅ = a₂ · q³ → 162 = 6 · q³ → q³ = 27 → q = 3.
Zahleneingabe #8 25s ▶ Testen

Berechne die Partialsumme der arithmetischen Folge mit a₁ = 3, d = 5 für n = 8.

✓ Antwort: 164
a₈ = 3 + 7·5 = 38. S₈ = 8/2 · (3 + 38) = 4 · 41 = 164.
Multiple Choice #9 15s ▶ Testen

Die Folge aₙ = 3 · (−1/2)ⁿ ist:

  • ● eine alternierende geometrische Folge
  • ○ eine arithmetische Folge
  • ○ eine streng monoton steigende Folge
  • ○ eine konstante Folge
Es ist eine geometrische Folge mit q = −1/2. Da q negativ ist, alternieren die Vorzeichen.