Обозначим первый член арифметической прогрессии как ( a ), а разность как ( d ). Тогда члены прогрессии можно записать следующим образом:
- 2-й член: ( a + d )
- 4-й член: ( a + 3d )
- 3-й член: ( a + 2d )
- 5-й член: ( a + 4d )
Согласно условию задачи, если утроить 2-й член и прибавить 4-й член, то получится 24:
[
3(a + d) + (a + 3d) = 24
]
Упростим это уравнение:
[
3a + 3d + a + 3d = 24
]
[
4a + 6d = 24
]
[
2a + 3d = 12
]
Теперь мы можем выразить ( a ) через ( d ):
[
2a = 12 - 3d \implies a = 6 - \frac{3}{2}d
]
Теперь найдем произведение 3-го и 5-го членов арифметической прогрессии:
[
(a + 2d)(a + 4d) = (6 - \frac{3}{2}d + 2d)(6 - \frac{3}{2}d + 4d)
]
[
= (6 - \frac{3}{2}d + 2d)(6 - \frac{3}{2}d + 4d) = (6 + \frac{1}{2}d)(6 + \frac{5}{2}d)
]
Теперь разложим это выражение:
[
(6 + \frac{1}{2}d)(6 + \frac{5}{2}d) = 36 + \frac{30}{2}d + \frac{6}{2}d + \frac{5}{4}d^2 = 36 + 15d + \frac{5}{4}d^2
]
Чтобы найти минимальное значение этого выражения, можно воспользоваться производной. Обозначим ( P(d) = 36 + 15d + \frac{5}{4}d^2 ).
Найдём первую производную:
[
P'(d) = 15 + \frac{5}{2}d
]
Приравняем производную к нулю:
[
15 + \frac{5}{2}d = 0
]
[
\frac{5}{2}d = -15 \implies d = -6
]
Найдём вторую производную:
[
P''(d) = \frac{5}{2}
]
Поскольку ( P''(d) > 0 ), это означает, что найденная точка является минимумом. Таким образом, разность прогрессии, при которой произведение 3-го и 5-го членов будет минимальным, равна ( d = -6 ).