emsp;我回答因为学妹有问题所以教她……
米尔迦哼了一声,还将我手里的自动铅笔拿走,在笔记本上不停写着,然后说:「来寻找规律吧。」
4.1.1寻找规律
「来寻找规律吧。」最先是(1+x)(1-x)的展开,这是(a+b)(a-b)的特殊状况。
(1+x)(1-x)=(1+x)×1-{1+x)×x
=(1+x)-(x+x<平方>)
=1+(x-x)-x<平方>
=1-x<平方>
接下来将算式(1+x)(1-x)中的(1+x)以(1+x+x<平方>)代入。
(1+x+x<平方>)(1-x)=(1+x+x<平方>)×1-(1+x+x<平方>)×x
=(1+x+x<平方>)-(x+x<平方>+x<立方>)
=1+(x-x)+(x<平方>-x<平方>)-x<立方>
=1-x<立方>
规律很明显,中间项都消去了,只剩下三次项和常数项,用笔算的话会更容易理解,例如(1+x+x2+x3)(1-x)会变成下列所示,明显地只剩下两项。
1+x+x<平方>+x<立方>
×1-x——
-x-x<平方>-x<立方>-x<4次方>
1+x+x<平方>+x<立方>——
1-x<4次方>
将其广义化,令n为0以上的数,之后则如下所示。
(1)(1-x)=1-x1
(1+x)(1-x)=1-x<平方>
(1+x+x<平方>)(1-x)=1-x<立方>
(1+x+x<平方>+x<立方>)(1-x)=1-x<4次方>
.
.
.
(1+x+x<平方>+x<立方>+x<4次方>+……+x<n次方>)(1-x)=1-x<n次方>+1
◎◎◎
……原来如此,不过这并没有想象中有趣,是很常见的展开与广义化,比起这个,我更在意刚刚被踢椅子的蒂蒂现在的状况,米尔迦却说出『到这里为止都很普通』后,就继续写下去。
4.1.2等比数列的和
「到这里为止都很普通。」那么接下来会怎么进行呢?将刚才的算式再写一次。
(1+x+x<平方>+x<立方>+x<4次方>+……+x<n次方>)(1-x)=1-x<n次方>+1
在这里将两边同除1-x,由于0不能当除数,所以假设1-x≠0。
1+x+x<平方>+x<立方>+x<4次方>+……+x<n次方>=
到刚才为止都是关于『求积的公式』,而现在则是『求和的公式』:实际上,这就是等比数列的求和公式,说得更清楚一点,是第0项为1,公比为x的等比数列,也就是1,x,x<平方>,x<立方>,……,x<n次方>,……这个数列从第0项到第n项的和。
「那么,接下来要怎么发展呢?」
◎◎◎
……我则是回答『会自然想到等比数列的无穷级数吧』,不是到第n项为止的有限和,而是无限的和。「是啊。」米尔迦微笑着回答我。
4.1.3迈向无穷级数
「是啊,思考无穷级数吧。」
无穷级数1+x+x<平方>+x<立方>+……,被定义为这个等比数列部分和的极限。
1+x+x<平方>+x<立方>+x<4次方>+……+x<n次方>=(1-x<n+1次方>)/(1-x)
当x的绝对值小于1,也就是|x|<1时,使n→∞的话,会让x<n次方>+1→0,也就是下式成立。
1+x+x<平方>+x<立方>+……=1/(1-x)
这样就得到了无穷级数的公式,|x|<1是为了在n→∞时,让x<n次方>+1→0必要条件。
※※等比数列的无穷级数(等比级数的公式)
1+x+x<平方>+x<立方>