作者yonex (戴奥尼索斯)
看板tutor
标题Re: [解题] 有几个高中数学数列与级数的观念
时间Sun Oct 29 03:08:45 2006
※ 引述《dreamaster (整理房间~~~~)》之铭言:
: 有几点真的想不太通:
: 1.设二正数a.b的算术平均为A,几何平均为G,调和平均为H,则AH=G的平方,
: 且A大於等於G大於等於H(G=√ab)。
: 什麽是调和平均呢?又为什麽G会大於等於H呢?
: 2.Sn为等差级数的前n项和,如果Sn=Ann+Bn+0,则〈an〉为等差,(注:〈an〉为数列
: ,nn表示n的平方);Sn=Ann+Bn+C,C不等於0,则〈an〉不为等差。
: 感觉很直观,但是要如何跟别人解释呢?
这一题虽说是已回答过了,但当初解题那一刻,後学想到的是更有趣的事情
胡适喜欢说:「做人要在有疑处无疑,而做学问要在不疑处有疑」
那不妨来看看我心中的想法是怎样的延伸
且看原题的 〈S_n〉=An^2+Bn+C C≠0
这讨论起来其实是相当有意思的....
S_n是数列的加总,一般称为级数
或许我们也可以把级数也当成一个数列〈S_n〉,称为「n项和数列」
既然是数列,可以有一般表达式
例题一:〈S_n〉=n^2-1 也就是说...
〈S_n〉= 0 , 3 , 8 , 15 , 24 , 35 ....
他的相邻两项之差排列如下
3 5 7 9 11 ....
吓! 竟然发现〈S_n〉这个数列的相邻两项之差,构成一个等差数列
证明其实相当简单
pf: 一数列〈S_n〉=An^2+Bn+C
那麽第n项的差距就是 S_n+1-S_n=2An+(A+B)
这便是以n为变数的一次方程,此即等差数列,公差为第一项系数2
换句话说:当一个数列为二次式时,此数列为「阶差数列」
而将「等差级数」的前n项和,视为数列的话(当然是二次),便是「阶差数列」
但反过来说不往往正确,这我们已经讲过了,必须没有常数项
我们将上述阶差数列当作「一级」
理当可继续拓延到二级阶差、三级阶差....
二级阶差的例子如下:
例题二:〈S_n〉=n^3-n^2+n-1
〈S_n〉= 0 , 5 , 20 , 51 , 104 , 185 .....
一次差分後为 5 15 31 53 81 ....
二次差分後为 10 16 22 28 ... → 这便是等差数列(线性函数)
现在我们可以离散的世界和连续的世界做一对照比较
所谓的数列,就是「离散化的函数」,换言之:定义域在自然数的函数
所谓的等差数列,就是离散化的一次线性函数
所谓等差数列的「公差」,在连续的世界里面就是线性函数的斜率
所谓一级阶差数列,就是离散化的抛物线函数
所谓二级阶差数列,就是离散化三次函数....以此类推
所谓的差分(相邻两项之差),对应到连续世界就是微分,
还看二级阶差数列....差分两次竟变成等差?( 一次函数)
所谓的和分,对应到连续世界就是积分
所谓的等比数列:a^n,就是离散化的指数函数,
而等比数列..还不如称为「指数数列」
所谓等比数列的「公比」,在连续的世界里面就是指数函数的底数
值此,一个有趣的联想酝酿好了...
过去学过微积分的总说:以e为底的指数函数为最自然、最方便
原因妇孺皆知:以此数为底,微分维持不变性,所以e在连续的世界为「最自然数」
既然连续世界的微分对应到离散空间,是差分的动作,
那麽「指数数列」(等比数列),以谁为底数最自然呢?
验证如下:△a^n=(a^n+1)-(a^n)=a^n(a-1)
要维持a^n,也就是差分指数数列後,维持不变性,只有一个可能,即a=2
电脑的世界二进位,讯息理论使用以2为底的对数......
这些离散的世界,以2为底的数列最方便,以2为最自然的数,
这就是本末来由,「知其然而知其所以然」的真正原因
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◆ From: 203.73.243.192
※ 编辑: yonex 来自: 203.73.243.192 (10/29 03:36)
1F:推 sendohandy:总觉得您以後不可限量....<(__ __)> (拜) 10/29 09:38