Калькулятор арифметической прогрессии
Три режима: n-й член по первому члену и разности, сумма первых n членов и поиск разности d по двум известным членам. Подстановка чисел по шагам, амфитеатр и пробежки, ловушки с n − 1 и знаком d.
Летний кинотеатр строили с хитростью: в первом ряду 12 кресел, а каждый следующий ряд — на 2 кресла шире. Ты берёшь билет в пятнадцатый ряд и хочешь заранее понять, где окажешься: сколько всего кресел в этом ряду? Пересчитывать ряды подряд лень и рискованно — собьёшься на десятом, и всё насмарку. Выручает арифметическая прогрессия: раз каждый ряд шире предыдущего на одно и то же число, пятнадцатый ряд находится одной формулой — кресел. А вопрос «хватит ли места на всю смену из 390 человек» — это уже про сумму членов. Калькулятор выше работает в три стороны: находит n-й член, считает сумму первых n и подбирает разность d по двум известным членам. Ниже разберём, откуда берутся формулы и где про них спотыкаются.
Разность d: шаг, который всё решает
Арифметическая прогрессия — это последовательность, в которой к каждому члену прибавляют одно и то же число. Это число называют разностью и обозначают d. В амфитеатре : второй ряд 14, третий 16, четвёртый 18. Разность находят вычитанием — из следующего члена отними предыдущий: , и с какого места ни проверяй, результат один и тот же. Знак d несёт смысл: положительная разность — прогрессия растёт (накопления, ряды амфитеатра), отрицательная — убывает (лифт едет вниз: 20, 17, 14, 11), нулевая — стоит на месте (7, 7, 7 — каждый день одно и то же). А вот фраза «каждый следующий в 2 раза больше» задаёт уже другое правило: там умножают, и это геометрическая история.
Из правила «прибавляй d к предыдущему» (его называют рекуррентной формулой) явная формула добывается за минуту. Смотри: , , — каждый новый шаг добавляет одну d, и к члену с номером n этих шагов набирается ровно . От первого ряда до пятнадцатого — четырнадцать прибавок по 2 кресла, и никак иначе.
Формула работает и в обратную сторону. Если известны первый и какой-нибудь дальний член, разность находится делением: — перепад между крайними членами, поделённый на число шагов между ними. Для амфитеатра: . Так решаются типовые задания, где прогрессия задана двумя членами: сначала находишь d, а дальше всё едет по рельсам.
Сумма первых n членов: пары с двух концов
Складывать пятнадцать чисел подряд — потеря времени. Сложи первый член с последним: 12 + 40 = 52. Второй с предпоследним: 14 + 38 = 52. Третий с третьим от конца: 16 + 36 = 52. Каждая пара даёт одно и то же — один её край растёт на d, другой на столько же убывает. Пар из пятнадцати членов выходит семь с половиной, поэтому вся сумма равна 52, умноженным на 15 и поделённым на 2: 390. Этот же приём, по легенде, девятилетний Гаусс применил к числам от 1 до 100 и посчитал их за минуту, пока класс складывал подряд.
Знать для этой формулы не обязательно. Если есть только и d, подставь вместо его выражение через шаги: получится вторая форма. Для амфитеатра кресел. Быстрая проверка любой суммы: раздели её на n — должно выйти среднее первого и последнего члена. 390 : 15 = 26, и . Сошлось.
- Бегун начинает с 3 км в день и каждый день добавляет 0,5 км. Какой путь он пробежит на четырнадцатый день и сколько всего набежит за две недели?
- Четырнадцатый день: от первого дня до него тринадцать шагов по полкилометра.
- Сумма за две недели: среднее первого и последнего дня умножить на количество дней.
- Проверка делением: сумма, поделённая на 14 дней, даёт 6,25 — ровно среднее крайних членов.
| Фраза из условия | Что она на самом деле значит | Пример |
|---|---|---|
| «каждый следующий на 10 больше» | прибавляем 10, разность d = 10 | 5, 15, 25, 35 |
| «каждый следующий в 10 раз больше» | умножаем на 10 — это уже геометрическая прогрессия | 5, 50, 500 |
| «первый ряд — 12 кресел, дальше на 2 больше» | первый член 12, разность d = 2 | 12, 14, 16 |
| «найдите пятый член» | номер n = 5, шагов от первого четыре | пятый член = первый + 4d |
| «найдите сумму первых пятнадцати членов» | это S₁₅, а не a₁₅ | 390, а не 40 |
| «между числами 4 и 10 стоит один член» | он равен среднему арифметическому | (4 + 10) : 2 = 7 |
Разница «на 10» и «в 10 раз» — экзаменационная классика: одно слово меняет всю задачу, а ответы различаются в разы. Читай условие медленно и в первый же момент решай, там складывают или умножают. Заодно прикидывай знак разности: если числа в сюжете уменьшаются, d отрицательная, и «красивые» ответы с ростом сразу мимо.
Характеристическое свойство: сосед и среднее
У арифметической прогрессии есть свойство, которое работает как детектор. Каждый её член, кроме крайних, равен среднему арифметическому своих соседей: в ряду 12, 14, 16 средний член — это (12 + 16) : 2 = 14. Проверяется свойство в обе стороны: сошлось в каждом звене — перед тобой настоящая арифметическая прогрессия; не сошлось — прогрессии нет, и искать d бессмысленно. Возьми 3, 7, 12: среднее крайних равно 7,5, а не 7 — лови несоответствие.
Свойство выручает, когда в ряду пропал средний член: между 4 и 10 стоит ровно одно число — это (4 + 10) : 2 = 7, и весь ряд 4, 7, 10 сходится с шагом 3. А ещё оно объясняет, почему сумма считается по крайним членам: члены, равноудалённые от концов, в сумме дают то же, что первый и последний, — они симметричны относительно середины, поэтому пары складываются в одинаковые числа.
- Арифметическая прогрессия#
- последовательность, в которой каждый следующий член получается прибавлением одного и того же числа
- Разность d#
- число, которое прибавляют на каждом шаге; положительная — ряд растёт, отрицательная — убывает, нулевая — стоит на месте
- Формула n-го члена#
- выдаёт член с любым номером без перебора предыдущих: первый член плюс разность, умноженная на число шагов
- Сумма Sₙ#
- сумма первых n членов; равна среднему первого и последнего, умноженному на число членов
- Характеристическое свойство#
- каждый член, кроме крайних, равен среднему арифметическому двух соседних
Отрицательная разность — не экзотика, а обычное дело. Остывающий чай: 90°, 82°, 74° — каждый час минус 8, то есть d = −8. До какой отметки он дойдёт к одиннадцатому часу? °. А до скольких градусов он остынет вообще — вопрос обратной задачи: приравняй к нужному числу и найди n. В девятом классе такие задачи формулируют про бактерии, тарифы и заряд телефона, но скелет всегда один: первый член, разность, номер.
Дальше по теме: полный разбор формул и задач девятого класса — в уроке про арифметическую прогрессию, умножение вместо сложения — в уроке про геометрическую прогрессию, а родня прогрессии по духу — линейная функция: там одинаковые шаги по оси x тоже дают одинаковые шаги по y. Текстовые задачи ЕГЭ собирают всё это вместе в сюжеты про вклады, расписания и запасы.
Частые вопросы
Как найти n-й член арифметической прогрессии?
Подставь номер в формулу $a_n = a_1 + d(n - 1)$: к первому члену прибавь разность, умноженную на число шагов $n - 1$. В амфитеатре с $a_1 = 12$ и $d = 2$ пятнадцатый ряд равен $12 + 2 \cdot 14 = 40$.
Почему в формуле стоит n − 1, а не n?
Потому что от первого члена до n-го всего n − 1 шагов: второй член — один шаг, пятнадцатый — четырнадцать. Прибавив d n раз, ты перескочишь на один член дальше. Это самая частая ошибка темы, поэтому в первых задачах шаги стоит пересчитывать руками.
Чем арифметическая прогрессия отличается от геометрической?
В арифметической к каждому члену прибавляют одно и то же число d: 12, 14, 16. В геометрической каждый член умножают на одно и то же число q: 12, 24, 48. Слова «на десять больше» ведут в арифметику, слова «в десять раз больше» — в геометрию.
Как найти разность прогрессии, если известны два её члена?
Из дальнего члена вычти ближний и подели на число шагов между ними: $d = \frac{a_n - a_1}{n - 1}$. Например, если $a_1 = 12$, а $a_{15} = 40$, то $d = (40 - 12) : 14 = 2$. После этого проверь себя подстановкой в формулу n-го члена.