等比数列:是一种特殊数列。
它的特点是:从第2项起,每一项与前一项的比都是一个常数。
称为公比,符号为q。
公比公式
根据等比数列的定义可得:
通项公式
我们可以任意定义一个等比数列
这个等比数列从第一项起分别是,公比为q,则有:
a2 = a1q,
a3 = a2q = a1q2,
a4 = a3q = a1q3,
,
以此类推可得,等比数列的通项公式为:
a n = a n − 1q = a1q n − 1,
求和公式
对于上面我们所定义的等比数列,即数列。
我们将所有项进行累加。
于是把称为等比数列的和。
记为:
如果该等比数列的公比为q,则有:
(利用等比数列通项公式)(1) 先将两边同乘以公比q,有:
(1)式减去该式,有:
(q − 1)S n = a1− a1q n (2)
然后进行一定的讨论
当时,
而当q = 1时,由(2)式无法解得通项公式。
但我们可以发现,此时:
= na1
∙综上所述,等比数列的求和公式为:
∙经过推导,可以得到另一个求和公式:当q≠1时
(更正:分母为1-q)
当时, 等比数列无限项之和
由于当及n 的值不断增加时,q n的值便会不断减少而且趋于0,因此无限项之和:
(更正:分母为1-q)性质
如果数列是等比数列,那么有以下几个性质:
∙
证明:当时,
∙对于,若,则
证明:
∵
∴
∙等比中项:在等比数列中,从第二项起,每一项都是与它等距离的前后两项的等比中项。
即等比数列中有三项,,,其中,则有
∙在原等比数列中,每隔k项取出一项,按原来顺序排列,所得的新数列仍为等比数列。
∙也成等比数列。
等差数列
等差数列是数列的一种。
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
就是一个等差数列。
在这个数列中,从第二项起,每项与其前一项之差都等于2,即公差为2。
通项公式
如果一个等差数列的首项标为,公差标为,那么该等差数列第项的表达式为:
.
等差数列的任意两项之间存在关系:
等差中项
给定任一公差为的等差数列。
从第二项开始,前一项加后一项的和的値为该项的两倍。
例:
证明:
设,
则
∵(矛盾)
∴
证毕
等差数列的和
等差数列的和称为等差级数。
公式
一个公差为d的等差数列前n项的级数为:
等差级数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。
通常认为数学家高斯在很小的时候就发现这个公式。
在他三年级的时候,他的老师让学生们做从1加到100的习题。
高斯很快发现数列的规律,用上面的公式得出了5050的答案。
但显然可以肯定的是,在远远比这更早的古希腊甚至古埃及,就已经有人掌握了等差数列的这种求和的方法。
证明
将一个等差级数写作以下两种形式:
将两公式相加来消掉公差d:
整理公式,并且注意,我们有:
.
证毕
等差数列的积
等差数列的积较其和的公式复杂。
给定一首项为,公差为且其首项为正整数的等差数列,其前项的积写作:
其中为的次上升阶乘幂。
注意,该公式对于首项不是正数的等差数列并不适用。
等差数列的积的公式是基于阶乘定义的一个推广。
等比,等差数列,规律(公比,公差)从第二项开始算起,第n项a n的公比q(次数),公差d(系数)的值为n-1 。
即意味着公比,公差是从第二项开始算起的,而不是从第一项。
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