§ 3. ЧислОВые ПОследОВательНОсти
190
УЧимся Делать нестанДартные шаги
19.27. На плоскости расположено 100 точек. Известно, что через
каждые четыре из них проходит график некоторой квадратичной
функции. Докажите, что все 100 точек принадлежат графику
одной квадратичной функции.
суммирование
Вместе с каждой последовательностью a
1
, a
2
, a
3
, ..., a
n
, ... можно
рассматривать и такую последовательность (S
n
):
S
1
= a
1
, S
2
= a
1
+ a
2
, S
3
= a
1
+ a
2
+ a
3
, ...,
S
n
= a
1
+ a
2
+ ... + a
n
, ... .
Нахождение формулы n-го члена последовательности (S
n
) на-
зывают суммированием первых
n членов последовательности (a
n
).
Поскольку вы знаете формулы для вычисления суммы n первых
членов арифметической и геометрической прогрессий, то тем самым
умеете суммировать первые n членов этих последовательностей.
С помощью греческой буквы
S (сигма) сумму a
1
+ a
2
+ ... + a
n
за-
писывают так:
a
k
k
n
=
∑
1
.
Например, 1
2
3
2
2
2
2
2
1
+
+
+
+
=
=
∑
...
;
n
k
k
n
1
2
3
3
3
3
3
3
1
+
+
+
+
=
=
∑
...
.
n
k
k
n
Одним из эффективных способов суммирования является ис-
пользование ранее доказанных формул.
П р и м е р 1
Найдите сумму
3
2
9
4
25
8
2
1
2
+ +
+
+
+
...
.
n
n
n
æ
Р е ш е н и е. Имеем:
2
1
2
1
2
k
k
k
k
k
æ
+
= +
.
Тогда данную сумму можно переписать так:
1
2
3
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
3
+
+
+
+
+
+
+
+
...
.
n
n
191
суммирование
Отсюда
1
2
3
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
3
+
+
+
+
+
+
+
+
=
...
n
n
= + + +
+
+
+
+
+
+
=
+ −
+
(
...
)
...
.
(
)
1 2 3
1
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
2
3
n
n
n
n n
Следовательно,
2
1
2
1
2
1
2
1
1
k
k
k
n
n
k
n n
æ
+
+
=
∑
=
+ −
(
)
.
◄
П р и м е р 2
Найдите сумму 7 77 777
77
7
+
+
+
+
...
... .
n
Р е ш е н и е. Поскольку 77
7 7 11
1
...
... ,
n
n
=
æ
то для решения задачи
достаточно найти сумму S
n
n
= +
+
+
+
1 11 111
11
1
...
...
и полученный
результат умножить на 7.
Имеем:
S
n
n
=
+
+
+
+
=
−
−
−
−
10 1
9
10
1
9
10
1
9
10
1
9
2
3
...
=
+
+
+
−
+ +
+ =
1
9
1
9
10 10
10
1 1
1
2
(
...
)
(
...
)
n
n
=
− =
−
−
−
−
1
9
10 10
1
10 1
9
10 10
1
81
9
æ
(
)
(
)
.
n
n
n
n
Искомая сумма равна
70 10
1
81
7
9
(
)
.
n
n
−
−
◄
Если для данной последовательности ( a
n
) удается найти такую
последовательность ( b
n
), что a
n
= b
n + 1
– b
n
, тогда сумму
a
k
k
n
=
∑
1
найти
легко. Действительно, a
1
+ a
2
+ ... + a
n
= ( b
2
– b
1
) + ( b
3
– b
2
) + ( b
4
– b
3
) + ... +
+ ( b
n + 1
– b
n
) = b
n + 1
– b
1
.
П р и м е р 3
Найдите сумму 1 1
2 2
3 3
æ
æ
æ
æ
!
!
! ...
!.
+
+
+
+ n n
Р е ш е н и е. Имеем:
n n
n
n
æ
! (
)!
!.
=
+
−
1
Теперь можно записать:
k k
n
n
n
k
n
æ
! ( !
!) ( !
!) ( !
!) ... ((
)!
!)
(
)!
=
∑
=
−
+
−
+
−
+
+
+
−
=
+
−
1
2
1
3
2
4
3
1
1
1..
◄
§ 3. ЧислОВые ПОследОВательНОсти
192
П р и м е р 4
Докажите, что если последовательность (a
n
) — ариф-
метическая прогрессия с ненулевыми членами, то
1
1
1
1 2
2 3
1
1
1
a a
a a
a a
n
a a
n n
n
+
+
+
=
+
+
...
.
Р е ш е н и е. Имеем:
1
1
1
1
1
1
a a
a
a
d
n n
n
n
+
+
=
−
æ
, где d — разность про-
грессии. Тогда
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1 2
2 3
1
1
2
2
3
a a
a a
a a
a
a
d
a
a
d
n n
+
+ +
=
−
+
−
+
+
...
æ
æ
....
+
−
=
+
1
1
1
1
a
a
d
n
n
æ
=
−
+
−
+
+
−
=
−
=
+
+
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
3
1
1
1
d a
a
a
a
a
a
d a
a
n
n
n
...
=
=
=
+
+
+
+
−
+
−
a
a
da a
a
dn a
da a
n
a a
n
n
n
n
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
æ
æ
.
◄
П р и м е р 5
Найдите сумму
5
1 2
13
2 3
25
3 4
2
2
1
1
2
æ
æ
æ
+
+
+
+
+
+
+
...
.
(
)
n
n
n n
Р е ш е н и е. Имеем:
2
2
1
1
2
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
2
n
n
n n
n n
n n
n n
n
n
+
+
+
+ +
+
+
+
=
= +
= + −
(
)
(
)
(
)
(
)
.
Тогда можно записать:
2
2
1
1
1
1
1
2
1
2
1
3
1
3
1
4
2
1
2
2
2
k
k
k k
k
n
+
+
+
=
∑
=
+ −
+
+ −
+
+ −
(
)
+
+
+ −
=
+
...
2
1
1
1
n
n
=
+ −
=
+
+
+
2
1
1
1
2
3
1
n
n
n n
n
(
)
.
◄
Упражнения
1. Найдите сумму
5
1
5
1
k
k
k
n
k
æ
−
=
∑
.
2. Найдите сумму
3
3
1
3
1
2
1
k
k
k
k
n
k
k
+
=
+
+
∑
æ
æ
.
3. Найдите сумму:
1) 9 99 999
99
9
+
+
+
+
...
... ;
n
2) 5 55 555
55
5
+
+
+
+
...
... .
n
193
суммирование
4. Докажите, что если последовательность ( a
n
) — арифметическая
прогрессия с положительными членами, то
1
1
1
1
2
2
3
1
1
1
a
a
a
a
a
a
n
a
a
n
n
n
+
+
+
+
+
+
+
=
+
+
...
.
5. Найдите сумму:
1)
1
1 5
1
5 9
1
9 13
1
4
7 4
3
æ
æ
æ
+
+
+
+
−
−
...
;
(
) (
)
n
n
2)
3
1 2
7
2 3
13
3 4
1
1
2
æ
æ
æ
+
+
+
+
+ +
+
...
;
(
)
n
n
n n
3)
1
2
2
3
3
4
1
!
!
!
(
)!
...
;
+
+
+
+
+
n
n
4)
3
4
5
36
7
144
2
1
1
2
2
+
+
+
+
+
+
...
.
(
)
n
n n
6. Найдите сумму:
1)
1
2 7
1
7 12
1
12 17
1
5
3 5
2
æ
æ
æ
+
+
+
+
−
+
...
;
(
) (
)
n
n
2)
3
1 2
13
2 3
37
3 4
1
1
3
2
æ
æ
æ
+
+
+
+
+
+
+
...
.
(
)
n
n
n n
7. Найдите сумму
1
1
1
2
1
(
)
.
k
k
n
+
−
=
∑
8. Найдите сумму
1
1 2 3
1
2 3 4
1
1
2
æ æ
æ æ
+
+
+
+
+
...
.
(
) (
)
n n
n
9.
*
Найдите сумму S
a
a
a
n a
n
n
= +
+
+
+
+
−
1 2
3
4
2
3
1
...
,
æ
где a ≠ 1.
|