这个计算器能做什么
等比数列(也叫几何数列)是这样一组数:从第二项起,每一项都等于前一项乘以同一个固定的数,这个数叫做"公比"。整个数列的形式为 \(a\)、\(ar\)、\(ar^2\)、\(ar^3\)、…、\(ar^{n-1}\)。本计算器可以一次性算出两个结果:数列的第 n 项,以及前 n 项之和(即部分和)。你只需提供首项 \(a\)、公比 \(r\) 和项数 \(n\) 即可。
使用方法
输入首项 \(a\)(任意实数,可正、可负,也可以是分数)、公比 \(r\),以及项数 \(n\)(正整数)。如果需要,还可以设置显示精度,控制结果保留几位有效数字——这只影响结果的显示,不会改变实际计算。点击"计算"即可同时得到第 n 项 \(a_n\) 和前 n 项和 \(S_n\)。
公式详解
第 n 项的公式为 $$a_n = \text{a} \cdot \text{r}^{\,\text{n} - 1}$$。求和时,当公比 \(r\) 不等于 1,使用求和公式 $$S_n = \text{a} \cdot \frac{1 - \text{r}^{\,\text{n}}}{1 - \text{r}}$$。当 \(r\) 等于 1 时,每一项都相同,此时分母 \((1 - r)\) 会等于零;这种特殊情况下,和直接等于 $$S_n = \text{n} \cdot \text{a}$$。计算器会自动区分这两种情形,从而避免除以零的问题。
实例演算
当 \(a = 1\)、\(r = 2\)、\(n = 10\) 时:第 10 项为 \(a_n = 1 \cdot 2^9 = 512\)。前 10 项和为 $$S_n = 1 \cdot \frac{1 - 2^{10}}{1 - 2} = \frac{1 - 1024}{-1} = 1023.$$
常见问题
它能计算无穷级数的和吗?不能。本计算器始终只计算恰好 n 项的有限部分和。当 \(|r| < 1\) 时,随着 n 不断增大,部分和会趋近于 \(a/(1-r)\),但本工具永远不会假设项数是无穷多的。
公比可以是负数吗?可以。负的 \(r\) 会让各项的正负号交替出现,公式依然成立。
如果 r = 0 会怎样?此时只有首项贡献 \(a\),后面所有项都为零,因此 \(S_n = a\);而第 n 项 \(a_n\) 仅在 \(n = 1\) 时等于 \(a\),其余情况均为 0。