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    部分和_Sigma_乘以常数特性_加或减特性

    发布时间:2020-11-01 15:11:12 作者:冬青好 

       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)。

    20201101144017.png

       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":

    Σ   这符号(英语叫 Sigma)的意思是"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

    n 的值是多少?

    值在 Sigma 符号的
    下面和上面显示:

     
    4
    Σ
    n=1
     
    n
        这说:n 是从 1 到 4,
    就是 123  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:

    20201101144440.png


      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:

    4
    Σ
    n=1
     
    n2 = 12 + 22 + 32 + 42 = 30

      我们可以把数列 2n+1 的头四项加起来:

    4
    Σ
    n=1
     
    (2n+1) = 3 + 5 + 7 + 9 = 24

     

    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  3

    3
    Σ
    i=1
     
    i(i+1) = 1×2 + 2×3 + 3×4 = 20

     

    我们并且可以从任何的数开始和完结。以下是从 3  5

    5
    Σ
    i=3
     
    ii + 1 = 34 + 45 + 56

     

     

     

      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  k(k-7)+2 或……什么都可以

        而 c 是个常数(像 2  -9.1 等),则:20201101145041.png

        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:

    20201101145122.png

        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:

    20201101145309.png

     

      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:

    20201101145403.png

      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:

    20201101145455.png

      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。

    Sigma    1 加起来,结果是 n
    Sigma   把常数 c 加起来,结果是 c  n
    Sigma    k 加起来的的捷径
    Sigma    k2 加起来的的捷径
    Sigma    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?

    Sigma

    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:

    Sigma

    我们用上面的捷径, k2 的公式:

    Sigma

    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?

    Sigma

    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:

    Sigma

    算出总和的式子后,我们可以简化计算的程序!

     

    用"加特性":

    Sigma

    用"乘以常数特性":

    Sigma

    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;

    Sigma

    (我不算 k=0,因为 02=0)

     

    现在我们可以用捷径了:

    Sigma

    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!

     

    更新:20210423 104212     


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