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上の図を見てください。 n番目の数を出すには、公差を(n-1)回足す必要があります。間の数は木の数よりも1つ少ないという、植木算と同じですね。 以上より、 初項=3 公差=4 公差を何回足したか=n-1 という3つの数字が出そろいました。 これを一般化してみましょう。 これが、等差数列の一般項を求める公式です。 等差数列のコツ:両脇を足したら真ん中の2倍?
東大塾長の山田です。 このページでは、 数学 B 数列の「等差数列」について解説します 。 今回は 等差数列の基本的なことから,一般項,等差数列の和の公式とその証明 まで,具体的に問題(入試問題)を解きながら超わかりやすく解説していきます。 また,参考として調和数列についても解説しています。 ぜひ勉強の参考にしてください! 1. 等差数列とは? まずは,等差数列の定義を確認しましょう。 等差数列 隣り合う2項の差が常に一定の数列のこと。 例えば,数列 1, 4, 7, 10, 13, 16, \( \cdots \) は,初項1に次々に3を加えて得られる数列です。 1つの項とその隣の項との差は常に3で一定です。 このような数列を 等差数列 といい,この差(3)を 公差 といいます。 したがって,等差数列 \( {a_n} \) の公差が \( d \) のとき,すべての自然数 \( n \) について次の関係が成り立ちます。 等差数列の定義 \( a_{n+1} = a_n + d \) すなわち \( a_{n+1} – a_n = d \) 2. 等差数列の一般項 2. 等差数列の一般項トライ. 1 等差数列の一般項の公式 数列 \( {a_n} \) の第 \( n \) 項 \( a_n \) が \( n \) の式で表されるとき,これを数列 \( {a_n} \) の 一般項 といいます。 等差数列の一般項は次のように表されます。 なぜこのような式なるのかを,必ず理解しておきましょう。 次で解説していきます。 2. 2 等差数列の一般項の導出 【証明】 初項 \( a \),公差 \( d \) の等差数列 \( {a_n} \) の第 \( n \) 項は次の図のように表される。 第 \( n \) 項は,初項 \( a_1 = a \) に公差 \( d \) を \( (n-1) \) 回加えたものだから,一般項は \( \large{ \color{red}{ a_n = a + (n-1) d}} \) となる。 2. 3 等差数列の一般項を求める問題(入試問題) 【解答】 この数列の初項を \( a \),公差を \( d \) とすると \( a_n = a + (n-1) d \) \( a_5 = 3 \),\( a_{10} = -12 \) であるから \( \begin{cases} a + 4d = 3 \\ a + 9d = -12 \end{cases} \) これを解くと \( a = 15 \),\( d = -3 \) したがって,公差 \( \color{red}{ -3 \cdots 【答】} \) 一般項は \( \begin{align} \color{red}{ a_n} & = 15 + (n-1) \cdot (-3) \\ \\ & \color{red}{ = -3n + 18 \cdots 【答】} \end{align} \) 2.
そうすれば公式を忘れることもなくなりますし,自分で簡単に導出することができます。 等差数列をマスターして,数列を得点源にしてください!
タイプ: 教科書範囲 レベル: ★ このページは数列の一番最初のページで,等差数列の一般項と和の基本概念を解説します. 等差数列の導入と一般項 数列の中で,差が等しい数列のことを等差数列といいます.その等しい差を 公差 といい,英語でdifferenceというので,よく $d$ と表します.以下の図のようになります. $n$ 番目である $a_{n}$ がこの数列の 一般項 になります. $a_{n}$ を求めるには,上の赤い箇所をすべて足せばいいので,等差数列の一般項は以下になります. ポイント 等差数列の一般項 (基本) $\displaystyle a_{n}=a_{1}+(n-1)d$ しかし,$a_{n}$ を求めるために,わざわざ $a_{1}$ から足さねばならない理由はありません. 等差数列の解き方をマスターしよう｜高校生／数学 ｜【公式】家庭教師のアルファ-プロ講師による高品質指導. 上の図のように,途中の $k$ $(1 \leqq k \leqq n)$ 番目から足し始めてもいいわけです.間は $n-k$ 個なので,一般項の公式を書き換えます. ポイント 等差数列の一般項(途中からスタートOK) $\displaystyle \boldsymbol{a_{n}=a_{k}+(n-k)d}$ ここの $k$ には $n$ 以下の都合のいい自然数を代入できます. $k=1$ を代入したのが,$\displaystyle a_{n}=a_{1}+(n-1)d$ になります.例えば $7$ 番目がわかっている場合は,$\displaystyle a_{n}=a_{7}+(n-7)d$ を使えば速いですね. 等差数列の和 次に等差数列の和ですが,$d>0$ のときに和がどうなるかを図示してみます. 高さが数列になっていて,横の長さが $1$ の長方形を最初から並べました. この総面積が等差数列の和になるはずです.これを求めるためには,同じものを上に足して2で割ればいいはずです. 長方形の面積 $(a_{1}+a_{n})n$ を出して $2$ で割ればいいので,等差数列の和の公式は以下になります( $d < 0$ のときも同じでしょう). 等差数列の和 $S_{n}$ $S_{n}=\dfrac{1}{2}(a_{1}+a_{n})n$ 管理人は, $\{$ (初めの数) $+$ (終わりの数) $\} \times$ (個数) $\div 2$ という中学受験の公式が強く印象に残っていて,公式はこれのみで対応しています.
例題と練習問題 例題 (1)等差数列 $\{a_{n}\}$ で第 $12$ 項が $77$,第 $25$ 項が $129$ のとき,この数列の一般項を求めよ. (2)等差数列の和 $S=1+3+5+\cdots+99$ を求めよ. (3)初項が $77$,公差が $-4$ の等差数列がある.この数列の和の最大値を求めよ. 等差数列の一般項の求め方. 講義 上の公式を確認する問題を用意しました. (3)は数列の和の最大というテーマの問題で, 正の項を足し続けているときが和の最大 になります. 解答 (1) $\displaystyle a_{25}-a_{12}=13d=52$ ←間は $13$ 個 $\displaystyle \therefore d=4$ $\displaystyle \therefore \ a_{n}=a_{12}+(n-12)d$ ←$k=12$ を代入 $\displaystyle =77+(n-12)4$ $\displaystyle =\boldsymbol{4n+29}$ ※ 当然 $k=25$ を代入した $a_{n}=a_{25}+(n-25)d$ を使ってもいいですね. (2) 初項から末項まで $98$ 増えたので,間は $49$ 個.数列の個数は $50$ 個より $\displaystyle S=(1+99)\times 50 \div 2=\boldsymbol{2500}$ (3) 数列を $\{a_{n}\}$ とおくと $a_{n}=77+(n-1)(-4)=-4n+81$ 初項から最後の正の項までを足し続けているときが和の最大 なので,$a_{n}$ が正であるのは $a_{n}=77+(n-1)(-4)=-4n+81>0$ $\therefore \ n \leqq 20$ $a_{20}=1$ より (和の最大値) $\displaystyle =(77+1)\times 20 \div 2=\boldsymbol{780}$ ※ $S_{n}$ を出してから平方完成するよりも上の解き方が速いです. 練習問題 練習1 等差数列 $\{a_{n}\}$ で第 $17$ 項が $132$,第 $29$ 項が $54$ のとき,この数列の一般項を求めよ. 練習2 等差数列 $\{a_{n}\}$ で第 $12$ 項が $69$,第 $20$ 項が $53$ のとき,この数列の和の最大値を求めよ.
この記事では、「等差数列」の一般項や和の公式、それらの覚え方をできるだけわかりやすく解説していきます。 等差数列の性質や問題の解き方も解説していくので、この記事を通してぜひ等差数列を得点源にしてくださいね! 等差数列とは?