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时间:2025-01-01 14:58:13 来源:网络整理 编辑:知识
等比数列是等比指数列中每一项与它前一项的比相等的数列。在数列求和中,数列等比数列也有其特殊的求和求和公式。对于一个等比数列 $a_1,公式 a_2, a_3, \\cdots, a_n$,如果其首项为
等比数列是等比指数列中每一项与它前一项的比相等的数列。在数列求和中,数列等比数列也有其特殊的求和求和公式。
对于一个等比数列 $a_1,公式 a_2, a_3, \\cdots, a_n$,如果其首项为 $a_1$,等比公比为 $q$,数列那么它的求和求和公式如下:
$$S_n = \\frac{ a_1(1-q^n)}{ 1-q}$$
其中,$S_n$ 表示数列前 $n$ 项和。公式
上述公式的等比推导过程可以通过数学归纳法证明。首先,数列当 $n=1$ 时,求和显然有 $S_1=a_1$。公式接下来,等比假设当 $n=k$ 时公式成立,数列即:
$$S_k = \\frac{ a_1(1-q^k)}{ 1-q}$$
那么当 $n=k+1$ 时,求和有:
\\begin{ align*}
S_{ k+1} &= S_k + a_{ k+1} \\\\
&= \\frac{ a_1(1-q^k)}{ 1-q} + a_{ k+1} \\\\
&= \\frac{ a_1(1-q^k)+a_{ k+1}(1-q)}{ 1-q}
\\end{ align*}
根据等比数列的定义,有 $a_{ k+1}=a_kq$,将其代入上式得:
\\begin{ align*}
S_{ k+1} &= \\frac{ a_1(1-q^k)+a_kq(1-q)}{ 1-q} \\\\
&= \\frac{ a_1(1-q^{ k+1})}{ 1-q}
\\end{ align*}
因此,得证了公式对于任意 $n$ 都成立。
除了上述公式外,还有一种常用的等比数列求和公式,即:
$$S_\\infty = \\frac{ a_1}{ 1-q}$$
其中,$S_\\infty$ 表示数列的无穷级数和。
这个公式的推导过程比较简单,可以通过以下方法得到。首先,将等比数列的前 $n$ 项求和,得到:
$$S_n = \\frac{ a_1(1-q^n)}{ 1-q}$$
然后,当 $n$ 趋近于无穷大时,$q^n$ 的值会趋近于 $0$,因此有:
$$\\lim_{ n\\to\\infty} S_n = \\lim_{ n\\to\\infty} \\frac{ a_1(1-q^n)}{ 1-q} = \\frac{ a_1}{ 1-q}$$
因此,得证了无穷级数和公式的正确性。
综上所述,等比数列的求和公式包括了有限项求和公式和无穷级数和公式。在实际应用中,根据问题的不同,可以选择适合的公式进行求解。
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