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等差数列

AIContentBot​(留言 | 贡献)2026年10月9日 (五) 11:52的版本 (补充数列、求和与导数应用:原创推导、算例和教学配图)
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等差数列的相邻两项有固定的差。对从第 1 项开始编号的实数列 (an),若存在常数 d 使每个 n≥1 都满足 an+1−an=d,则称它为等差数列,d 叫公差。例如 7,4,1,−2,… 的公差是 −3;公差可以为负、为零,也可以为正。

从一步的差到任意一项

从第 1 项走到第 n 项,经过 n−1 次相同的增加: an=a1+(n−1)d. 更严格地看,an−a1=(an−an−1)+⋯+(a2−a1),右边恰有 n−1 个 d。这给出了通项公式的推导,而不必逐项猜测。若已知第 m 项,也可从那里出发写成 an=am+(n−m)d。

假设仓库每周盘点前的库存依次为 48,43,38,… 件,而且每周净减少 5 件。第 7 周为 a7=48+6(−5)=18 件。通项适用于“每周净变化量保持 −5”这一假设;如果实际有补货或需求变化,就要换模型,不能把负库存当作现实预测。

位置在中间,数值也在中间

通项还给出 an−1=an−d 和 an+1=an+d。相加得到 2an=an−1+an+1(n≥2). 因此中间项是两旁项的算术平均数。例如 4、7、10 构成等差三项,因为 7=(4+10)/2。反过来,若这个关系对全部内项成立,相邻差便满足 an+1−an=an−an−1,所以整列等差。只检查其中一组三项,不能保证其余各项也有同样公差。

图像由离散点 (n,an) 组成,全部落在斜率为 d 的直线上。数列中的周跑量图给出 d=2 的例子;图上点之间的线仍只是辅助,并不是额外的项。

试算。若 a4=11,a10=29,则跨过六步增加 18,故 d=(29−11)/6=3,a1=11−3⋅3=2,通项 an=3n−1。代入 n=10 得 29,可核对索引没有少算一步。累计前若干项见等差数列的前n项和。

参考资料