部分和
部分和是数列的部分的和。
例子:
这是偶数的数列:{2、4、6、8、10、12……}
这是头四项的部分和:2+4+6+8 = 20
来看看较严谨的定义:
(数)列是顺序排列的物件(通常是数)。
部分和是数列的部分的和。
(注意:无穷的项的和是无穷级数。)
词汇:部分和也称为"有穷级数".
Sigma
部分和通常是用Σ(希腊字母,英语音译:Sigma、中文音译:西格马)来代表 "把它们加起来":
所以Σ就是把东西加起来……
加什么? |
||
把 Sigma 符号后的东西加起来: |
Σ
n |
|
所以我们把 n 加在一起 | ||
但n 的值是多少? |
||
值在 Sigma 符号的 |
4
Σ
n=1
n |
|
这说:n 是从 1 到 4, 就是 1、2、3 和 4 | ||
好了,我们来算…… |
||
我们把 1、2、3 和 4 加起来: |
4
Σ
n=1
n = 1 + 2 + 3 + 4 = 10 |
图示:
更强大
但 Σ 能做更强大的事!
我们可以算 n 的平方,然后把结果相加:
我们可以把数列 2n+1 的头四项加起来:
我们可以用其他的字母,以下我们用 i,把 i × (i+1) 加起来,从 1 到 3:
我们并且可以从任何的数开始和完结。以下是从 3 到 5:
特性
部分和有一些很有用的特性。
乘以常数特性
假设我们要把 ak加起来
ak 可以是 k2 或 k(k-7)+2 或……什么都可以
而 c 是个常数(像 2 或 -9.1 等),则:
换句话说:若把相加的每一项都乘以一个常数,我们可以把常数"移" 到 sigma 符号外面。
例子:
除了把 6k2 相加,我们亦可以把 k2 相加,然后把结果乘以 6
加或减特性
还有一个有用的特性:
若我们要把两个项的和加起来,我们可以先把每项独自加起来,然后再把结果相加 。
例子:
先把每项独自分开加起来然后再把结果相加会比较容易。
两项相减也一样:
有用的捷径
以下是一些可以使计算数列的和容易很多的窍门。
我们要从 1 加到 n。
把 1 加起来,结果是 n | ||
把常数 c 加起来,结果是 c 乘 n | ||
把 k 加起来的的捷径 | ||
把 k2 加起来的的捷径 | ||
把 k3 加起来的捷径 |
活学活用:
例子:你卖园艺砖头。
有个顾客想买放成像"金字塔"形状的一堆砖头。那堆砖头有 14层高。
总共有几块砖头?
每层是一个正方形,所以是这样算:
12 + 22 + 32 + ... + 142
但这可以简单地写为:
我们用上面的捷径, k2 的公式:
这比把 12 + 22 + 32 + ... + 142逐项加起来快多了。
以下是更复杂的例子:
例子:顾客要讲价。
顾客说在外面的砖头要便宜点,因为它们比较肮脏。
你还他的价:
- 外面的砖头 ¥7 一块
- 里面的 ¥11 一块。
总共是多少钱?
每层(第一层除外)"里面"的砖头和"外面"的砖头的数目是:
- 外面的砖头 = 4×(层的一边的大小 - 1)
- 里面的砖头 = (层的一边的大小 - 2)2
所以每层的价钱是:
- 价钱(外面的砖头) = ¥7 × 4(层的一边的大小 - 1)
- 价钱(里面的砖头) = ¥11 × (层的一边的大小 - 2)2
除了第一层以外,其他所有层的价钱总和是:
算出总和的式子后,我们可以简化计算的程序!
用"加特性":
用"乘以常数特性":
不错……但我们不能用上面的捷径,因为我们是从 i=2 开始,而不是从 i=1 开始
可是,若我们建立两个新变量:
- j = i-1
- k = i-2
我们得到;
(我不算 k=0,因为 02=0)
现在我们可以用捷径了:
做了一些简单计算后:
$7 × 364 + $11 × 650 = $9,698.00
还有!别忘了第一层(一块砖)。你赚够了,送给他吧!
注意:去检测答案,我们把 "外面"的砖和"里面"的砖和最顶的一块加起来,我们得到
364 + 650 + 1 = 1015
这和上面算出来的"砖头的数目"是相同的……厉害!