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数列与级数实验室

一串很短的数字看起来只有一条明显的规律,可是第二条规律也同样说得通。

本页内容
  1. 怎么使用?
  2. 怎么看结果?
  3. 示例演示
  4. 有哪些假设和限制?
  5. 哪些课程解释了背后的道理?

你输入的所有内容只保存在此设备上,不会发送给我们。

数列与级数实验室有两种用法。第一种,你给出 a、d 或 r 以及 n,它会写出各项、第 n 项和前 n 项的和,并列出每一步。第二种,你给出一串数字,它会检验哪些简单规律可以产生它们。

它想传达的主要道理是:几项数字可能符合不止一种规律,所以规律必须被论证,而不是猜出来。

怎么使用?

如果你知道 a、d 或 r,以及 n:

  1. 选择我知道 a、d 或 r,以及 n。
  2. 选择等差(公差 d)或等比(公比 r)。
  3. 输入首项 a、公差 d 或公比 r,以及项数 n。
  4. 按显示过程。

如果你有一串数字:

  1. 选择我有一串数列的项。
  2. 按顺序输入各项,用逗号隔开,例如 1, 2, 4。
  3. 按显示过程。

重置回到示例。

怎么看结果?

第一种模式会显示前几项、第 n 项和前 n 项的和,每一项都有公式、代入和答案。对于等比数列,工具还会根据 |r| 是否小于 1,说明无穷和是否存在。

列表模式会显示一阶差和相邻项的比,然后列出候选规律:等差、等比和二次。每个候选规律都给出下一项。如果不止一条规律符合,会有提醒说明有限的数据无法给出唯一的规律。

示例演示

示例是等差数列 a = 3、d = 2、n = 5。各项为 3、5、7、9、11。第 n 项是 3 + (5 − 1) × 2 = 11。

和是 5 ÷ 2 × (2 × 3 + 4 × 2) = 5 ÷ 2 × 14 = 35。你可以直接相加验证:3 + 5 + 7 + 9 + 11 = 35。

切换到等比,a = 3、r = 2、n = 5。各项为 3、6、12、24、48,和是 3(1 − 2⁵) ÷ (1 − 2) = 93。由于 |r| 是 2,不存在无穷和。

改用 r = 0.5,工具给出 3 ÷ (1 − 0.5) = 6。

现在切换到列表模式,输入 1, 2, 4。差是 1 和 2,所以不是等差。比都是 2,所以符合等比规律,下一项是 8。

二阶差恒为 1,所以也符合二次规律,下一项是 7。两条规律,两个不同的下一项。这正是这个实验室要说明的事。

有哪些假设和限制?

  • 参数模式假设数列从首项起严格是等差或等比,且 n 是正整数(最多 1000)。
  • 列表模式接受 2 到 30 项。
  • 找到一条符合的规律,并不代表它就是真正的规律。在你一般性地证明之前,它只是猜想。
  • 工具只检验等差、等比和二次规律。其他规律存在,但不会被找出来。
  • 无穷等比和要求 |r| < 1。不存在时工具会提示。

哪些课程解释了背后的道理?

更大的主题是等差与等比级数。如果想让老师检查你在真实题目上的思路,请看线上一对一附加数学补习。其他工具见学习工具目录。

常见问题

为什么工具给我的数列列出不止一条规律?

因为一串很短的数字可以符合好几条规律。1, 2, 4 符合“每项翻倍”,也符合“差每次增加 1”。每条规律预测的下一项都不同。只有几项数据,永远无法证明规律是唯一的。

无穷等比级数的和什么时候存在?

只有当公比 r 的绝对值小于 1,各项才会趋向 0。这时无穷和是 a ÷ (1 − r)。如果 |r| 大于或等于 1,各项不会缩小,就不存在无穷和。

“项”和“和”有什么区别?

项是数列中的一个数,例如第 5 项。和是把若干项加起来,例如前 5 项的和。工具对同样的 a、d 或 r 和 n 两者都给出,方便你检查自己是否用对了公式。

可以用我自己的数字吗?

可以。选择“列表”模式,输入用逗号隔开的 2 到 30 个数。工具会查找固定的差、固定的比和固定的二阶差,并报告符合的规律,当不止一条规律吻合时会给出提醒。

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