수열

miya·2021년 2월 8일
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기초수학

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수열

2,4,6,8,... 와 같이 차례로 나열된 수의 열을 수열이라 하고, 나열된 각 수를 그 수열의 이라고 한다.

일반항

일반적으로 수열을 나타낼 때 항에 번호를 붙여 a1,a2,a3,...,ana_1, a_2, a_3, ...,a_n과 같이 나타내고, 앞에서부터 차례로 a1a_1을 첫째항(1항), ana_n을 n째항이라 하며, 특히 n째항 ana_n을 이 수열의 일반항이라 한다.
수열 a1,a2,a3,...,ana_1, a_2, a_3, ...,a_n을 간단히 {an}\{a_n\}과 같이 나타낸다.

등차수열

1,3,5,...와 같이 첫째항부터 차례로 일절한 수를 더하여 만들어지는 수열을 등차수열이라 하고, 그 일정한 수를 공차라 한다.
an+1=an+da_{n+1} = a_n + d
an+1an=da_{n+1} - a_n = d

등차중항
세 수 a,b,c 가 순서대로 등차수열을 이룰 때, b를 a와 c의 등차중항이라고 한다.
b=a+c2b=\frac{a+c}{2}

등차수열의 합
첫째항이 a, 공차가 d일 때,
Sn=n(2a+(n1)d)2S_n=\frac{n(2a+(n-1)d)}{2}

조화수열

수열 a1,a2,a3,...,ana_1, a_2, a_3, ...,a_n에서 각 항의 역수의 수열 1a1,1a2,1a3,...,1an\frac{1}{a_1}, \frac{1}{a_2}, \frac{1}{a_3}, ... , \frac{1}{a_n}이 등차수열을 이룰때 수열 a1,a2,a3,...,ana_1, a_2, a_3, ...,a_n을 조화수열이라 한다.

조화중항
세 수 a,b,c 가 순서대로 등차수열을 이룰 때, b를 a와 c의 조화중항이라고 한다.
b=2aca+cb=\frac{2ac}{a+c}

등비수열

수열 1,2,4,8,... 과 같이 첫째항부터 차례로 일정한 수를 곱하여 만들어지는 수열을 등비수열이라 하고, 그 일정한 수를 공비라 한다.
공비가 rr인 등비수열 {an}\{a_n\}에 대하여 제 n항 ana_n과 제 n+1항 사이에는 아래의 식이 성립한다.
an+1=rana_{n+1} = ra_n
an+1an=r\frac{a_{n+1}}{a_n}=r

등비중항
0이 아닌 세 수 a,b,c가 순서대로 등비수열을 이룰 때, b를 a와 c의 등비중항이라 하고, 아래의 식이 성립한다.
b2=acb^2=ac

등비수열의 합
Sn=a(1rn)1rS_n = \frac{a(1-r^n)}{1-r}

계차수열

수열 {an}\{a_n\}에서 이웃하는 두 항의 차 bn=an+1anb_n = a_{n+1} - a_nan+1a_{n+1}ana_n의 계차라 하고, 계차로 이루어진 {bn}\{b_n\}을 계차수열이라고 한다.
이를 활용하여 ana_n의 일반항은
an=a1+(b1+b2+b3+...+bn)=a1+k=1n1bk(n2)a_n = a_1 + (b_1+b_2+b_3+...+b_n) = a_1+\sum_{k=1}^{n-1} b_k (n\ge 2)
즉, 원수열의 일반항 = 원수열의 첫째항 + 계차수열의 첫째항부터 n-1까지의 합 이라고 할 수 있다.

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