什麼是數列?
數列是依照固定規則排列的一串數字。最常見的兩種類型,一是等差數列,每一項都比前一項多固定的數值(也就是公差 \(d\));二是等比數列,每一項都是前一項乘以固定的倍數(也就是公比 \(r\))。這個計算機可以同時幫你求出任何指定項的數值(第 \(n\) 項),以及該位置之前所有項的總和。
計算機怎麼用
先選擇數列類型,接著輸入三個數值:首項(\(a_1\))、公差或公比(等差填 \(d\)、等比填 \(r\)),以及你想計算的項數位置 \(n\)。按下計算,就能看到第 \(n\) 項 \(a_n\),以及前 \(n\) 項的部分和 \(S_n\)。
公式說明
等差數列的每一步都加上 \(d\),因此第 \(n\) 項為 $$a_n = a_1 + (n-1)d$$ 前 \(n\) 項總和則為 $$S_n = \frac{n}{2}\left(2a_1 + (n-1)d\right)$$ 這個公式其實就是把首項與末項取平均,再乘上項數。
等比數列的每一步都乘以 \(r\),因此第 \(n\) 項為 $$a_n = a_1 \cdot r^{\,n-1}$$ 當 \(r \neq 1\) 時,總和為 $$S_n = a_1 \cdot \frac{r^{\,n} - 1}{r - 1}$$ 若 \(r = 1\),總和就單純是 \(a_1 \cdot n\)。
實例演算
以等差數列為例,設 \(a_1 = 2\)、\(d = 3\)、\(n = 10\)。第 10 項為 $$2 + (10-1)\cdot 3 = 2 + 27 = 29$$ 前 10 項的總和為 $$\frac{10}{2}\left(2\cdot 2 + 9\cdot 3\right) = 5\cdot(4 + 27) = 5\cdot 31 = 155$$
常見問題
公差或公比可以是負數嗎?可以。負的 \(d\) 會讓等差數列遞減;負的 \(r\) 則會讓等比數列正負交替。
如果公比剛好等於 1 呢?此時等比數列的總和會化簡為 \(a_1 \times n\),計算機會自動處理這個情況。
n 一定要是整數嗎?是的,項數位置 \(n\) 必須是正整數(1、2、3……)。