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科学

等比数列:为什么指数是 n − 1

用固定公比求指定项,并区分项的位置、乘法次数与各项之和。

方法

等比数列把每一项乘以相同的公比,得到下一项。等差数列则每次加上相同的差值。要核对观察到的数列,应比较多组相邻非零项的比值:只有一组比值相符,并不能证明后面的所有项都遵循同一规律。

把第一项编号为1。到第二项需要乘一次,到第三项需要乘两次,到第n项需要乘 n − 1 次。因此,指定项为 aₙ = a₁ × r^(n − 1),其中a₁是首项,r是公比。首项已经给出,不要在开始计数前先多乘一次。

先数步骤,再计算公比的幂
  1. 首项a₁ = 7; r = 1.5
  2. 所需步骤n = 4 → n − 1 = 3
  3. 第四项7 × 1.5³ = 23.625

用固定公比求指定项,并区分项的位置、乘法次数与各项之和。

计算示例

从7开始,每次乘以1.5。前四项为7、10.5、15.75和23.625。第四项为 7 × 1.5³ = 23.625。若把指数写成4,会得到35.4375,但这是第五项。图表展示的是各项单独的值,不是累计总和。

在等比数列项计算器中输入首项7、公比1.5、项数位置4。用三次乘法核对结果。前四项相加得到56.875,这是另一种量,计算器不会把它作为指定项返回。题目要求某一项时,不要用总和或算术平均值替代。

⁦aₙ = a₁ × r^(n − 1)⁩

⁦7 × 1.5³ = 23.625⁩

⁦7 + 10.5 + 15.75 + 23.625 = 56.875⁩

四项只需三次乘法
第1项
7
第2项
10.5
第3项
15.75
第4项
23.625

每根柱形表示单独一项的值,不是累计总和。

核对事项与适用范围

项数位置必须是工具支持范围内的正整数。公比为1时,各项都等于首项;公比为0时,后续项都为零。公比为负时,非零项的正负号交替变化。显示的小数可能经过舍入。固定公比是数学假设,并不保证现实中的未来增长。

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参考来源: 开放税