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那么,可以更广泛地说,一串数,依次两个两个地有相同的一定的关系存在,这串数就叫级数。
比如算术级数每两项的差是相同的、一定的;几何级数每两项的比是相同的、一定的。
当然在级数中,这两种算是最简单的,其他的都比较复杂,所以每两项的关系也不易发现。
什么叫级数的一般项?换句话说,就是一个级数的第n项。
若算术级数的第一项为a,公差为d,则一般项为a+(n-1)d;若几何级数的第一项为a,公比为r,则一般项为arn-1。
回到上面讲的积弹法上去,每种都是一个级数,它们的一般项便是:(1)n2;(2)n(n+1)2或12(n2+n);(3)n( p + n? 1)或np+n2-n;(4)(a
+ n ? 1)(b
+ n? 1)或ab+(a+b)(n-1)+(n-1)2。
四个一般项除了(1)以外,都可认为是两项以上合成的。
在一般项中设n为1,就得第一项;设n为2,就得第二项;设n为3,就得第三项……设n为什么数,就得第什么项。
所以对于一个级数,倘若能够知道它的一般项,我们要求什么项都可以算出来。
为了写起来便当,我们来使用一个记号,例如
Sn=1+2+3+4+……+n
我们就写成∑n,读作Sigman。
∑是一个希腊字母,相当于英文的S。
S是英文Sum(和)的第一个字母,所以用∑表示“和”
的意思。
而∑n便表示从1起,顺着加2,加3,加4……一直加到n的和。
同样地,
∑n(n+1)=1·2+2·3+3·4+4·5+……+n(n+1)
∑n2=12+22+32+42+……+n2
记好这个符号的用法和上面所说过的各种一般项,就可得出下面的四个式子:
(1)Sn=∑n2=12+22+32+42+……+n2
这样一来,我们可以看得很明白,只要将(1)求出,以下的三个就容易了。
关于(1)的求法运用数学的归纳法固然可以,即或不然,还可参照下面的方法计算。
我们知道:
13-03=3·12-3·1+1
若将这n个式子左边和左边加拢,右边和右边加拢,便得
这个结果和前面证过的一样,但来路比较清楚。
利用它,(2)(3)(4)便容易得出来。
五
前一种证明法,来得自然有根源,不像用数学的归纳法那样突兀。
但还有一点,不能使我们满意,不是吗?每个式子的分母都是1×2×3,就前面的证明看来,明明只应当是2×3,为什么要写成1×2×3呢?这一点,若再用其他方法来寻求这些公式,那就可以恍然大悟了。
这一种方法可以叫作差级数法。
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