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数学 · 课程

由差求线性项公式

把规律继续写下去很容易,但题目要求写出一般公式时,你可能只能盯着数列发呆。

本页内容
  1. 固定的差怎样变成公式?
  2. 求公式的步骤
  3. 例题详解
  4. 要留意的错误
  5. 自我检测
  6. 下一步

线性数列(linear sequence)每次增加或减少相同的量,它的第 n 项形式为 dn + c。当题目要求”第 n 项”或很靠后的某一项(例如第 40 项)时,就会用到这项技能。

它是数列与规律公式模块的第一课,其余各课都会再用到它。

固定的差怎样变成公式?

如果每一项都比前一项多 d,那么从第 n 项到第 n + 1 项就是加上 d。所以第 n 项一定含有 d × n。这部分公式说明数列增长得有多快。

常数项 c 是修正量,也就是要加上或减去多少,才能让 dn 对上真实的各项。

求公式的步骤

  1. 相减:用每一项减去前一项,得到公差 d,并确认每次都相同。
  2. 写出 dn:从 n = 1 开始的 d 的倍数。
  3. 比较 dn 与真实各项。差距(带符号)就是常数项 c。
  4. 写出公式 dn + c。
  5. 检验:用 n = 1 和一个较后面的项。

例题详解

求 9, 14, 19, 24, … 的第 n 项,再求第 10 项。

第一步,求差: 14 − 9 = 5,19 − 14 = 5,24 − 19 = 5。所以 d = 5。

第二步,倍数: 5n 给出 5, 10, 15, 20。

第三步,比较: 9 − 5 = 4,14 − 10 = 4,19 − 15 = 4。每一项都比 5n 多 4,所以 c = 4。

第四步,公式: 第 n 项是 5n + 4。

第五步,检验: n = 1 得 9,n = 4 得 24,两者都吻合。

第 10 项: 5 × 10 + 4 = 54。用逐项往后数:9 + 9 × 5 = 54,结果相同。

常数项 4 就是”第 0 项”,即数列开始之前一步的值:9 − 5 = 4。

要留意的错误

常见的失误是把第一项当作常数项。

错误答案: 第 n 项 = 5n + 9

学生看到数列从 9 开始,就把 9 写在末尾。

检验:n = 1 得 5 × 1 + 9 = 14,但第一项是 9。这个公式整整多了一步。第一项已经包含了第一步的增量,所以常数项必须是第一项减去 d:9 − 5 = 4。

自我检测

先不用计算器试做,再打开答案核对。

1. 求 5, 8, 11, 14, … 的第 n 项。

查看答案

d = 3,3n 给出 3, 6, 9, 12。每个真实的项多 2,所以公式是 3n + 2。

检验:n = 1 得 5,n = 4 得 14,两者都吻合。

2. 求 20, 17, 14, 11, … 的第 n 项。

查看答案

d = −3,−3n 给出 −3, −6, −9, −12。每个真实的项多 23,所以公式是 −3n + 23。

检验:n = 1 得 20,n = 4 得 11,两者都吻合。

3. 数列 6, 10, 14, 18, … 继续下去。求第 100 项。

查看答案

d = 4,4n 给出 4, 8, 12, 16,所以常数项是 2,公式是 4n + 2。第 100 项是 4 × 100 + 2 = 402。

用逐项往后数检验:6 + 99 × 4 = 6 + 396 = 402。

下一步

当你能稳定地求出公式后,学习用较远的项检验项公式,再试数列练习题组。数列与级数实验室可以由公式生成各项,让你检查自己的公式。

有些学生差求对了,却在时间压力下把常数项弄错。这正是老师在数学线上一对一补习中能够抓出来的步骤。

常见问题

怎样求线性数列的第 n 项?

用后一项减前一项,得到公差(common difference)d。公式以 dn 开头。然后把 dn 与实际各项比较:需要加上或减去的数就是常数项。对 9, 14, 19,差是 5,5n 给出 5, 10, 15,每项都多 4,所以公式是 5n + 4。

数列递减时怎么办?

公差是负数,所以 n 的系数也是负数。对 20, 17, 14,差是 −3。−3n 给出 −3, −6, −9,需要加 23 才能得到 20, 17, 14。公式是 −3n + 23,也可以写成 23 − 3n。

怎样快速检验第 n 项公式?

代入 n = 1 和一个较后面的值,例如 n = 4,与题目给出的项比较。两者都吻合,线性公式就是正确的。只检验 n = 1 是不够的,因为错误的差也可能给出正确的第一项。

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下一步

如果你能求出差,常数项却总是出错,一对一的老师可以看着你做这一步,并教你一个每次都能抓出错误的检验方法。

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