等差数列
等差数列,又名算术数列(),是数列的一种。在等差数列中,任何相邻两项的差相等,该差值称为公差(--
例如数列:
3, 5, 7, 9, 11, 13, ...
就是一个等差数列。 在这个数列中,从第二项起,每项与其前一项之公差都相等。
性质.
如果一个等差数列的首项记作 "a1",公差记作 "d",那么该等差数列第 "n" 项 "an" 的一般项为:
formula_1
换句话说,任意一个等差数列 {"an"}都可以写成
formula_2
在一个等差数列中,给定任意两相连项 "a""n"+1 和 "an" ,可知公差
formula_3
给定任意两项 "am" 和 "an" ,则有公差
formula_4
此外,在一个等差数列中,选取某一项,该项的前一项与后一项之和,为原来该项的两倍。举例来说,"a"1 + "a"3 = 2"a"2。
更一般地说,有:
formula_5
证明如下:
formula_6
证毕。
从另一个角度看,等差数列中的任意一项,是其前一项和后一项的算术平均:
formula_7
此结果从上面直接可得。
如果有正整数 "m", "n", "p", "q",使得 formula_8,那么则有:
formula_9
证明如下:
formula_10
由此可将上面的性质一般化成:
formula_11
formula_12
其中 "k" 是一个小于 "n" 的整数。
给定一个等差数列 formula_13,则有:
从等差数列的一般项可知,任意一个可以写成
formula_18
形成的数列,都是一个等差数列,其中公差 "d" = "q",首项 "a" = "p" + "q"。
等差数列和.
一个等差数列的首 "n" 项之和,称为等差数列和(--
)或算术级数(--
),记作 "Sn"。
举例来说,等差数列 {1, 3, 5, 7}的和是 1 + 3 + 5 + 7 = 16。
等差数列求和的公式如下:
formula_19
等差数列和在中文教科书中常表达为:
一个等差数列的和,等于其首项与末项的和,乘以项数除以2。
公式证明如下:
将等差数列和写作以下两种形式:
formula_20
formula_21
将两公式相加来消掉公差 "d",可得
formula_22
整理可得第一种形式。
代入 formula_23,可得第二种及第三种形式。
从上面的第三种形式展开可见,任意一个可以写成
formula_24
形成的数列和,其原来数列都是一个等差数列,其中公差 "d" = 2"q",首项 "a" = "p" + "q"。
等差数列积.
一个等差数列的首 "n" 项之积,称为等差数列积(--
),记作 "Pn"。
举例来说,等差数列 {1, 3, 5, 7}的积是 1 × 3 × 5 × 7 = 105。
等差数列积的公式较为复杂,须以Γ函数表示:
formula_25
证明如下:
formula_26
这里的 formula_27 为 "x" 的 "n" 次上升阶乘幂,例子如 formula_28 。
使用上面的例子,对于数列 {1, 3, 5, 7}:
formula_29
结果相等。
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