等差数列の諸公式

「等差数列」(arithmetic sequence)について、以下に内容をまとめておく。

等差数列……等間隔で増加(または減少)する数列


「初項」(first term)……数列の最初の項
 a1 または単に と表す

「末項」(last term)……数列の最後の項
 l (小文字のエル)で表す

「公差」(common difference)……数字と数字の間隔
 d と表す。年齢の場合には公差は1、奇数の列の場合には公差は2である。

等差数列の一般項
 n番目の数を表す an は、次の一般式(公式化した式)に当てはめれば求められる。

 1から始まる正の奇数の列の15番目の数字は何であるかを考える。この場合には、この便利な公式がある。すなわち、1から始まる正の奇数の列の15番目の数字は、

になる。

等差数列の和
 初項から n 番目の数までの和を表す Sn は、次の一般式(公式化した式)に当てはめれば求められる。

 初項と末項をたして、それに項数を掛け、さらにその全体を2で割ればよい。例えば、5から21まで(5と21を含む)の奇数の和は、この間に奇数は5, 7, 11, 13, 15, 17, 19, 21の8つの項があるから、


自然数の和(1からnまでの)
 自然数とは、1から始まる公差1の数列である。2番目の項は2、3番目の項は3、n番目の項はnである。つまり、末項は項数と同じnである。また、初項は1である。であるから、この数列の和 Sn は、

という一般式で表される。

奇数の和
 さらに、1から始まる正の奇数の(n番目の数までの)和は、1番目の項が1、2番目の項が (2×2-1)=3、3番目の項が (2×3-1)=5、番目の項が (2n-1)になるから、その一般式は、

という一般式で表される。
 同様に、-1から始まる負の奇数の(n番目の数までの)和は、

と表される。

基本事項をしっかり確認しましょう