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數學數列有幾種方法
數學數列有幾種方法
更新时间:2024-09-29 02:17:35

數學數列有幾種方法(随便了解了解數學基礎中的數列知識)1

數列,在高中階段可是折磨了我們好長時間,等到了大學的時候本以為即将擺脫,誰想我們那麼喜愛數學咧,╰(*°▽°*)╯,所以我們迎來了高等數學。不止要學習學習數列,還要會求數列極限喲,那就跟着小編來先複習複習高中學過的數列知識吧。

數列是數學研究中一個重要的領域,是以正整數集(或它的有限子集)為定義域的函數,是一列有序的數。這麼拗口,其實就是一堆有順序的數。那這一個一個的數都有一個高大上的名字,叫做這個數列的,如果是排在第一位的自然就稱為第一項喽,既然是排在第一位的嘛,自然還有其他稱呼,比如比賽中第一名叫冠軍,比賽獲得第一名叫金獎,那數列的第一項通常也叫做首相(項)。那其他的項排在第幾位就叫做第幾項喽。數列通常用a(n)來表示。

在數列中,比較出名的數列有斐波那契數列,三角函數,卡特蘭數,楊輝三角等。這對數列可是很有用的呢,除了會變化出各種習題之外,還是計算機專業拿來學習編程時練手的項目呢。

數列的函數理解

數列其實就是一種特殊的函數。其特殊性主要表現在其定義域和值域上。數列可以看作一個定義域為正整數集N*或其有限子集{1,2,3,…,n}的函數,其中的{1,2,3,…,n}不能省略。

那既然數列是一種特殊的函數,那就可以用函數的觀點來認識數列,一般情況下函數有三種表示方法,數列也不例外,主要有:列表法;圖像法;解析法。其中解析法包括以通項公式給出數列和以遞推公式給出數列。

函數不一定有解析式,同樣數列也并非都有通項公式。但是,數列有一般形式,數列的一般形式可以寫成: a1, a2, a3, ..., a(n), a(n 1)..., 簡記為{an}。

數列中的項必須是數,它可以是實數,也可以是複數。

用符号{a(n)}表示數列,不要看着很像集合,其實隻不過是“借用”集合的符号,它們之間有本質上的區别:

1.集合中的元素是互異的,而數列中的項可以是相同的。

2.集合中的元素是無序的,而數列中的項必須按一定順序排列,也就是必須是有序的。

數列的分類

(1)有窮數列和無窮數列:

項數有限的數列為“有窮數列”,項數無限的數列為“無窮數列”。

(2)對于正項數列:(數列的各項都是正數的為正項數列)

從第2項起,每一項都大于它的前一項的數列叫做遞增數列;如:1,2,3,4,5,6,7;

從第2項起,每一項都小于它的前一項的數列叫做遞減數列;如:8,7,6,5,4,3,2;

從第2項起,有些項大于它的前一項,有些項小于它的前一項的數列叫做擺動數列(搖擺數列);

(3)周期數列:各項呈周期性變化的數列叫做周期數列(如三角函數);

(4)常數數列:各項相等的數列叫做常數數列(如:2,2,2,2,2,2,2,2,2

公式

(1)通項公式:數列的第n項a(n)與項的序數n之間的關系可以用一個公式a(n)=f(n)來表示,這個公式就叫做這個數列的通項公式,比如: a(n)=(-1)^(n 1) 1 。

數列通項公式的特點:

a. 有些數列的通項公式可以有不同形式,即不唯一;

b.有些數列沒有通項公式(如:素數由小到大排成一列2,3,5,7,11,...)。

(2)遞推公式:如果數列{a(n)}的第n項與它前一項或幾項的關系可以用一個式子來表示,那麼這個公式叫做這個數列的遞推公式。數列遞推公式特點:

a. 有些數列的遞推公式可以有不同形式,即不唯一。

b. 有些數列沒有遞推公式,即使有遞推公式不一定有有通項公式。

數學數列有幾種方法(随便了解了解數學基礎中的數列知識)2

等差數列

一般地,如果一個數列從第2項起,每一項與它的前一項的差等于同一個常數,這個數列就叫做等差數列,這個常數叫做等差數列的公差,公差通常用字母d表示,前n項和用S(n)表示。等差數列的通項公式為a(n)=a1 (n-1) * d, 其中,n=1時, a1=s1, n≥2時,a(n) = s(n) - s(n-1)

等差中項: 由三個數a,A,b組成的等差數列堪稱最簡單的等差數列。這時,A叫做a與b的等差中項。滿足關系:A=(a b)÷2。

前n項和的推導,使用倒序相加法推導。

數學數列有幾種方法(随便了解了解數學基礎中的數列知識)3

所以S(n)=(n(a1 a(n))) / 2

也可以推導出以下公式:

a1=2S(n) / n-a(n)

a(n)=2S(n) / n-a1

S(2n-1)=(2n-1) * a(n)

S(2n 1)=(2n 1)a(n 1)

性質:

(1)任意兩項a(m),a(n)的關系為:a(n)=a(m) (n-m)d,它可以看作等差數列廣義的通項公式。

(2)從等差數列的定義、通項公式,前n項和公式還可推出:a1 a(n)=a2 a(n-1)=a3 a(n-2)=…=a(k) a(n-k 1),k∈N*。

(3)若m,n,p,q∈N*,且m n=p q,則有a(m) a(n)=a(p) a(q)。

(4)對任意的k∈N*,有S(k),S(2k)-S(k),S(3k)-S(2k),…,S(nk)-S((n-1)k)…成等差數列。

應用:日常生活中,人們常常用到等差數列如:在給各種産品的尺寸劃分級别時,當其中的最大尺寸與最小尺寸相差不大時,常按等差數列進行分級。銀行金融業務中也有所涉及,比如按揭貨款的計算等等,︿( ̄︶ ̄)︿還有一個重大用處就是考公務員和考試喽。

數學數列有幾種方法(随便了解了解數學基礎中的數列知識)4

等比數列

一般地,如果一個數列從第2項起,每一項與它的前一項的比等于同一個常數,這個數列就叫做等比數列。這個常數叫做等比數列的公比,公比通常用字母q表示。其通項公為a(n)=a1 * q^(n - 1), 首相為a1, 公比為q。

等比中項: 如果在a與b中間插入一個數G,使a,G,b成等比數列,那麼G叫做a與b的等比中項。有如下關系:

G²=a * b, G = ±√(a * b)

兩個非零同号的實數的等比中項有兩個,它們互為相反數,所以是a、G、b三數成等比數列的必要不充分條件。

前n項和推導如下:

數學數列有幾種方法(随便了解了解數學基礎中的數列知識)5

當q=1時,等比數列的前n項和的公式為:S(n) = n * a1

前n項和與通項的關系: 當n=1的時候 a(n)=a1=s1, 當n>1的時候 a(n) = S(n) - S(n - 1)

性質

(1)若 m、n、p、q∈N*,且m n=p q,則 a(m) * a(n) = a(p) * a(q)

(2)在等比數列中,依次每 k項之和仍成等比數列。

(3)從等比數列的定義、通項公式、前n項和公式可以推出:a1 * a(n) = a2 * a(n-1) =...=a(k) * a(n-k 1), k ∈{1, 2, ... n}

(4)等比中項:q、r、p成等差數列,則 a(q) * a(p) = a²(r) , a(r)則為a(p), a(q)的等比中項。

數學數列有幾種方法(随便了解了解數學基礎中的數列知識)6

應用: 等比數列在生活中也是常常運用的。如:銀行有一種支付利息的方式---複利。即把前一期的利息和本金加在一起算作本金,再計算下一期的利息,也就是人們通常說的利滾利。按照複利計算本利和的公式:本利和=本金*(1 利率)^存期。

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