首頁 給孩子的數學三書:全3冊

(四)

用數學歸納法,四個公式都證明了,照理我們已可心滿意足。但是,仔細一想,這種證明法,巧妙固然巧妙,卻有一個大大的困難在裏麵,這困難並不在從Sn證Sn+1這第二、第三兩步,而在第一步發現我們所要假定的Sn的公式的形式。假如別人不曾將這公式提出來,你要從一項、兩項、三項、四項……老老實實地相加而發現一般的形式,這雖然不好說不可能,但真是不容易,因此我們再說另外一種找尋這幾個公式的方法。

我把這一種方法,叫分項加合法,這是一種知道了一個級數的一般項,而求這級數的n項的和的一般的方法。

什麽叫級數,算術級數和幾何級數,大概已早在你洞鑒之中了。那麽,可以更廣泛地說,一串數,依次兩個兩個地有相同的一定的關係存在,這串數就叫級數。比如算術級數每兩項的差是相同的一定的,幾何級數每兩項的比是相同的一定的。當然在級數中,這兩種算是最簡單的,其他的都比較複雜,所以每兩項的關係也比較不易發現。

四個一般項除了(1)的而外,都可認為是兩項以上合成的。在一般項中,設n為1,就得第一項;設n為2,就得第二項;設n為3,就得第三項……設n為什麽數,就得第什麽項。所以對於一個級數,倘若能夠知道它的一般項,我們要求什麽項都可以算出來。

為了寫起來便當,我們來使用一個記號,例如

Sn=1+2+3+4+…+n

我們就寫成∑n,讀作Sigman n。∑是一個希臘字母,相當於英文的S。S是英文Sum(和)的第一個字母,所以用∑表示和的意思。而∑n便表示從1起,順著加2,加3,加4,……一直加到n的和。同樣地,

∑n(n+1)=1×2+2×3+3×4+4×5+…+n(n+1)

∑n2=12+22+32+42+…+n2

記好這個符號的用法和上麵所說過的各種一般項,就可得出下麵的四個式子: