等比數列計算機

求出等比數列的第n項、有限項和,以及收斂無窮級數的和。

計算等比數列
輸入首項、公比與項數。

關於等比數列

等比數列是一組依序排列的數,從第二項起,每一項都是前一項乘以稱為公比的固定常數。若首項為a、公比為r,數列開頭依序為a、ar、a乘以r的平方,依此類推。第n項為a乘以r的n減一次方。本計算機直接套用此定義,並計算有限與無窮等比級數的和。 公比決定數列的變化方式。公比大於一時,各項的絕對值增大;公比為零與一之間的正數時,各項會趨近於零。負公比使相鄰項正負交替;公比為零時,首項之後的每一項都為零。當公比恰好為一,各項皆等於首項,有限項和就是首項乘以項數。 等比級數是等比數列各項的總和。有限數列的前n項和為a乘以一減r的n次方,再除以一減r。r等於一的特殊情況需另外處理,以避免除以零。有限項和適用於任何實數公比與正整數項數,因此常用於重複付款、折舊規劃、分支模式及代數練習。 無窮等比級數只有在公比絕對值小於一時才有有限的和。此時後續各項逐漸縮小,總和趨近於a除以一減r。若公比絕對值大於或等於一,部分和不會趨近某個有限值,因此計算機會顯示無窮級數不收斂。這個區別很重要:有限項和在指定項數後停止,無窮和則描述極限過程。 等比數列出現在複利、人口模型、放射性衰變、電腦演算法、音樂及循環小數中。請視需要輸入小數或負公比,並將n設為正整數。顯示結果會四捨五入,計算過程則保留JavaScript一般浮點精度。比較第n項與前n項和,有助於理解個別項如何構成累積總和。

等比數列範例

比較成長、衰減與正負交替的等比數列。

輸入結果規律
a = 2, r = 3, n = 4第n項 = 54,和 = 80成長數列
a = 8, r = 0.5, n = 4第n項 = 1,和 = 15,無窮和 = 16收斂數列
a = 5, r = -2, n = 3第n項 = 20,和 = 15交錯數列

如何使用等比數列計算機

  1. 將初始值輸入為首項。
  2. 將固定乘數輸入為公比。
  3. 輸入正整數作為所需項數。
  4. 選取「計算數列」,查看第n項與級數的和。

常見問題

如何求公比?

將任一非零項除以前一項。等比數列每一步所得的商都相同。

第n項的公式是什麼?

首項乘以公比的n減一次方。指數比項次少一,因為首項還未乘上公比。

無窮等比級數何時收斂?

公比的絕對值小於一時會收斂。在此範圍內,各項趨近於零,部分和趨近有限的極限。

公比可以是負數嗎?

可以,負公比會使各項正負交替。第n項與有限項和的公式仍然適用。

公比為一時會如何?

每一項都等於首項。有限項和是首項乘以n,而首項非零的無窮級數不收斂。