解等比数列

概念解析

等比数列是指从第二项起,每一项与它的前一项的比值等于同一个常数的一种数列,常用G、P表示。这个常数叫做等比数列的公比,公比通常用字母q表示(q≠0),等比数列a1≠ 0。其中{an}中的每一项均不为0。注:q=1 时,an为常数列。

代码实现

第一步:用户输入

需要输入首项、公比和 n (前n项,或者第n项中的n)

a1 = float(input("请输入首项:"))
q = float(input("请输入公比:"))
print("请输入n    (前n项,或者第n项中的n:)")
n = int(input())
第二步:生成数据

根据等比数列规律逐个添加数据。

def num(a):
    if int(a) == float(a):
        return int(a)
    return float(a)
#生成数据
li = [0]
for i in range(1,n + 1):
    li.append(num(a1 * q ** (i - 1)))

考虑到实际数学问题,方便起见,列表的索引(下标)与等比数列中每一项的下标一致。
同时,列表的索引为 0 时,对应的数据为 0,不影响接下来的求和功能。

第三步:得到结果
print("\n该数列的第",n,"项为:")
print(li[-1])

print("\n该数列的前",n,"项:")
print(li[1:])

print("\n前",n,"项的和为:")
print(sum(li))

功能演示

<think>我们被要求详细等比数列求和公式的推导过程。用户意图是理推导过程,因此我们需要分步骤释,并确保公式使用正确的格式。 等比数列求和公式为:当公比 $r \neq 1$ 时,$S_n = a_1 \frac{r^n - 1}{r - 1}$ 或 $S_n = a_1 \frac{1 - r^n}{1 - r}$。推导过程通常使用错位相减法。 根据网络搜索(回忆数学教材和可靠资源),推导过程如下: 设等比数列的首项为 $a_1$,公比为 $r$,则 $n$ 项和为: $$ S_n = a_1 + a_1 r + a_1 r^2 + \cdots + a_1 r^{n-1} $$ 将等式两边同时乘以公比 $r$: $$ r S_n = a_1 r + a_1 r^2 + a_1 r^3 + \cdots + a_1 r^{n} $$ 将上述两个等式相减(第一式减去第二式): $$ S_n - r S_n = a_1 + (a_1 r - a_1 r) + (a_1 r^2 - a_1 r^2) + \cdots + (a_1 r^{n-1} - a_1 r^{n-1}) - a_1 r^n $$ 简化后得到: $$ S_n (1 - r) = a_1 - a_1 r^n $$ 因此: $$ S_n (1 - r) = a_1 (1 - r^n) $$ 当 $r \neq 1$ 时,可以出 $S_n$: $$ S_n = a_1 \frac{1 - r^n}{1 - r} $$ 或者,也可以写成: $$ S_n = a_1 \frac{r^n - 1}{r - 1} $$ 注意:当 $r=1$ 时,数列常数列,求和公式为 $S_n = n a_1$。 在回答中,我们将按照要求分步骤(每个步骤换行)呈现,避免使用步骤词汇,直接陈述。 另外,根据要求,我们需要在最后提出三个相关问题。 因此,回答结构如下: 等比数列求和公式的推导通常使用错位相减法,具体过程如下: 设等比数列的首项为 $a_1$,公比为 $r$, $n$ 项和为 $S_n$: $$ S_n = a_1 + a_1 r + a_1 r^2 + \cdots + a_1 r^{n-1} $$ 等式两边乘以 $r$: $$ r S_n = a_1 r + a_1 r^2 + a_1 r^3 + \cdots + a_1 r^{n} $$ 两式相减: $$ S_n - r S_n = a_1 - a_1 r^n $$ 整理得: $$ S_n (1 - r) = a_1 (1 - r^n) $$ 当 $r \neq 1$ 时: $$ S_n = a_1 \frac{1 - r^n}{1 - r} $$ 此即等比数列的求和公式。 注意:推导过程中,错位相减后,中间项全部抵消,只剩下首项和末项。 最后,提出三个相关问题: §§相关问题§§: 1. 错位相减法在数列求和中有哪些其他应用? 2. 等比数列求和公式在公比绝对值小于1时无穷级数如何求和? 3. 如何用数学归纳法证明等比数列求和公式?</think>### 等比数列求和公式推导详 **核心方法:错位相减法** 设等比数列首项为 $a_1$,公比为 $r$, $n$ 项和为 $S_n$: $$ S_n = a_1 + a_1 r + a_1 r^2 + \cdots + a_1 r^{n-1} $$ 等式两边同乘公比 $r$: $$ r S_n = a_1 r + a_1 r^2 + \cdots + a_1 r^{n-1} + a_1 r^n $$ 两式相减($S_n - r S_n$): $$ S_n - r S_n = a_1 + (a_1 r - a_1 r) + \cdots + (a_1 r^{n-1} - a_1 r^{n-1}) - a_1 r^n $$ 简化得: $$ (1 - r) S_n = a_1 - a_1 r^n $$ 当 $r \neq 1$ 时,出 $S_n$: $$ S_n = a_1 \frac{1 - r^n}{1 - r} \quad \text{或} \quad S_n = a_1 \frac{r^n - 1}{r - 1} $$ **几何释(辅助理)** 对于公比 $|r| < 1$ 的无穷等比级数,和收敛为: $$ S = \frac{a_1}{1 - r} $$ 此结果通过极限 $\lim_{n \to \infty} r^n = 0$ 从有限项公式推出。 **特殊情形处理** - $r = 1$ 时:$S_n = n a_1$(常数列) - $r = -1$ 时:$S_n = \begin{cases} a_1 & \text{$n$ 奇数} \\ 0 & \text{$n$ 偶数} \end{cases}$ **公式验证示例** 数列 $2, 4, 8, 16$($a_1=2, r=2, n=4$): $$ S_4 = 2 \frac{2^4 - 1}{2 - 1} = 2 \times 15 = 30 $$ 直接相加验证:$2+4+8+16=30$。
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值