ติวเลขลำดับและอนุกรม
ในการเขียนลำดับ จะเขียนเฉพาะสมาชิกของเรนจ์เรียงกันไป
กล่าวคือ ถ้า a เป็น ลำดับจำกัด จะเขียนแทนด้วย a1, a2, a3, …, an
และ ถ้า a เป็น ลำดับอนันต์ จะเขียนแทนด้วย a1, a2, a3, …, an, …
เรียก a1 ว่า พจน์ที่ 1 ของลำดับ
เรียก a2 ว่า พจน์ที่ 2 ของลำดับ
เรียก a3 ว่า พจน์ที่ 3 ของลำดับ
และ เรียก an ว่า พจน์ที่ n ของลำดับ หรือพจน์ทั่วไปของลำดับ
1.1.1 ลำดับเลขคณิต
บทนิยาม ลำดับเลขคณิต คือ ลำดับที่มีผลต่างที่ได้จากการนำพจน์ที่ n+1 ลบด้วยพจน์ที่ n แล้วมีค่าคงที่เสมอ
และเรียกผลต่างที่มีค่าคงที่ว่า ผลต่างร่วม ( Common difference )
เรียกค่าคงที่นี้ว่า “ ผลต่างร่วม ” (Common difference) เขียนแทนด้วย “ d ”
หรือ an+1 = an + d
ตัวอย่าง ลำดับเลขคณิต
1. ลำดับ 1, 3, 5, …, 99 เป็นลำดับเลขคณิต มีผลต่างร่วม ( d ) เท่ากับ 2
2. ลำดับ 6, 3, 0, …, -27 เป็นลำดับเลขคณิต มีผลต่างร่วม ( d ) เท่ากับ -3
3. ลำดับ 5, 5, 5, …, 5 เป็นลำดับเลขคณิต มีผลต่างร่วม ( d ) เท่ากับ 0
4. ลำดับ 0, 0, 0, …, 0 เป็นลำดับเลขคณิต มีผลต่างร่วม ( d ) เท่ากับ 0
จากตัวอย่างข้างต้น จะพบว่า d เป็นจำนวนจริงใด ๆ และ ถ้า d = 0 จะได้ว่าทุกพจน์ของลำดับมีค่าเท่ากัน
และเรียกลำดับนี้ว่า “ลำดับคงตัว” เช่น ข้อ 3 และข้อ 4
การหาพจน์ต่าง ๆ ของลำดับเลขคณิต
กำหนดลำดับเลขคณิต a1 , a2 , a3 , … ให้ a1 เป็นพจน์แรกของลำดับ
และ d เป็นผลต่างร่วม จะเขียนพจน์อื่นๆ ของลำดับเลขคณิตในรูปของ a1 และ d ดังนี้
a1 = a1
a2 = a1 + d
a3 = a1 + 2d
a4 = a1 + 3d
.
.
.
an = a1 + ( n – 1 )d
สรุป พจน์ทั่วไปหรือพจน์ที่ n ของลำดับเลขคณิต คือ
an = a1 + ( n – 1 )d
มื่อ an คือ พจน์ที่ n ของลำดับเลขคณิ
a1 คือ พจน์ที่ 1 ของลำดับเลขคณิต
n คือ ตำแหน่งของพจน์ที่ n
d คือ ผลต่างร่วม (พจน์ที่ n+1 ลบด้วย พจน์ที่ n)
1.1.2 ลำดับเรขาคณิต
ทุกค่าของจำนวนนับ n และเรียกค่าคงที่นี้ว่า “ อัตราส่วนร่วม ”
ถ้า a1, a2, a3, …, an, an+1 เป็นลำดับเรขาคณิต แล้ว จะได้
เท่ากับค่าคงที่ เรียกค่าคงที่นี้ว่า “ อัตราส่วนร่วม ” (Common ratio) เขียนแทนด้วย r
พิจารณา ลำดับ 1, 2, 4, 8, …
ใช้ แผนภาพการทำซ้ำดังแผนภาพที่แสดงอยู่ข้างล่างเพื่อช่วยให้นักเรียนมองเห็น สิ่งที่อยู่ใต้กระบวนการทำซ้ำที่ใช้ในการสร้างจำนวนอย่างต่อเนื่อง ลูกศรแสดงวงจรที่ทำให้เกิดการเวียนทำกระบวนการเดิมซ้ำแล้วซ้ำอีก
ลำดับ 1, 2, 4, 8, …
ลำดับนี้เกิดจาก
พิจารณา ลำดับ 1, 2, 4, 8, …
a2÷ a1 = 2÷ 1 = 2
a3÷ a2 = 4÷ 2 = 2
a4÷ a3 = 8÷ 4 = 2
จะเห็นว่า อัตราส่วนของพจน์หลัง หารด้วยพจน์หน้าที่อยู่ติดกัน มีค่าคงที่ เท่ากับ 2
เรียกค่าคงที่ว่า อัตราส่วนร่วม และเรียกลำดับนี้ว่า ลำดับเรขาคณิต
พจน์ทั่วไป หรือพจน์ที่ n ของลำดับเรขาคณิต คือ
เมื่อ an คือ พจน์ที่ n และ a1 คือ พจน์แรก
r คือ อัตราส่วนร่วม เท่ากับ พจน์ที่ n + 1 หารด้วยพจน์ที่ n
1.2 อนุกรม
1.3 อนุกรมเลขคณิต
เมื่อ a1, a1 + d, a1 + 2d, …, a1 + (n – 1)d เป็นลำดับเลขคณิต
จะได้ a1 + (a1 + d) + (a1 + 2d) + … + (a1 + (n – 1)d) เป็นอนุกรมเลขคณิต
ซึ่งมี a1 เป็นพจน์แรกของอนุกรม และ d เป็นผลต่างร่วมของอนุกรมเลขคณิต
จากบทนิยาม จะได้ว่า ถ้า a1, a2, a3, …, an เป็น ลำดับเลขคณิต ที่มี n พจน์
จะเรียกการเขียนแสดงผลบวกของพจน์ทุกพจน์ของลำดับในรูป
a1 + a2 + a3 + … + an ว่า อนุกรมเลขคณิต
และผลต่างร่วม ( d ) ของลำดับเลขคณิต เป็นผลต่างร่วมของอนุกรมเลขคณิตด้วย
ตัวอย่างของอนุกรมเลขคณิต
1. 1 + 3 + 5 + 7 + … + 99 เป็น อนุกรมเลขคณิต
เพราะว่า 1, 3, 5, …, 99 เป็น ลำดับเลขคณิต
และมีผลต่างร่วมเท่ากับ 2
2. 25 + 20 + 15 + 10 + … เป็น อนุกรมเลขคณิต
เพราะว่า 25, 20, 15, 10, … เป็น ลำดับเลขคณิต
และมีผลต่างร่วมเท่ากับ – 5
3. 7 + 14 + 21 + 28 + … เป็น อนุกรมเลขคณิต
เพราะว่า 7, 14, 21, 28, … เป็น ลำดับเลขคณิต
และมีผลต่างร่วมเท่ากับ 7
การหาผลบวก n พจน์แรกของอนุกรมเลขคณิต
ให้ Sn เป็นผลบวก n พจน์แรกของอนุกรมเลขคณิต
ที่มี a1 เป็นพจน์แรก และ d เป็นผลต่างร่วม จะได้
Sn = a1 + (a1 + d) + … + [a1+(n – 2)d] + [a1+(n –1)d] —–(1)
หรือ Sn= [a1 + (n –1)d] + [a1 + (n – 2)d] + … + (a1 + d) + a1 —–(2)
สมการ (1)+(2) จะได้
2Sn = [2a1 + (n –1)d] + [2a1 + (n –1)d] + … + [2a1 + (n –1)d] (n พจน์ )
2Sn = n[2a1 + (n –1)d]
1.4 อนุกรมเรขาคณิต
กำหนด a1, a1r, a1r2, …, a1r n-1 เป็นลำดับเรขาคณิต
จะได้ a1 + a1r + a1r2 + … + a1r n-1 เป็นอนุกรมเรขาคณิต
ซึ่งมี a1 เป็นพจน์แรก และ r เป็นอัตราส่วนร่วมของอนุกรมเรขาคณิต
ตัวอย่างของอนุกรมเรขาคณิต
1. 2 + 4 + 8 + 16 + … เป็น อนุกรมเรขาคณิต
เพราะ 2, 4, 8, 16, … เป็น ลำดับเรขาคณิต
และมีอัตราส่วนร่วมเท่ากับ 2
2. 81 + 27 + 9 + 3 + … เป็น อนุกรมเรขาคณิต
เพราะ 81, 27, 9, 3, … เป็น ลำดับเรขาคณิต
และมีอัตราส่วนร่วมเท่ากับ
3. 3 + 3 + 3 + 3 + … เป็น อนุกรมเรขาคณิต
เพราะ 3, 3, 3, 3, … เป็น ลำดับเรขาคณิต
และมีอัตราส่วนร่วมเท่ากับ 1
การหาผลบวก n พจน์แรกของอนุกรมเรขาคณิต
ให้ Sn แทนผลบวก n พจน์แรกของอนุกรมเรขาคณิต
ซึ่งมี a1 เป็นพจน์แรก และ r เป็นอัตราส่วนร่วม
Sn = a1 + a1r + a1r2 + … + a1r n-2+ a1r n-1 — (1)
สมการ (1) คูณ r จะได้
rSn = a1r + a1r2+ a1r3 + … + a1r n-2+ a1r n-1 + a1r n — (2)
สมการ (1) – (2) จะได้
Sn – rSn = a1-a1rn
(1 – r)Sn = a1(1-rn)
สรุป ผลบวก n พจน์แรกของอนุกรมเรขาคณิต
เมื่อ Sn แทนผลบวก n พจน์แรกของอนุกรมเรขาคณิต a1 แทนพจน์ที่ 1
an แทนพจน์ที่ n
r แทนอัตราส่วนร่วม พจน์ที่ n+1 หารด้วยพจน์ที่ n