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数列の公式一覧【まとめ】

数列の公式をまとめたページです

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数学ⅡBの範囲の公式

等差数列

等差数列{a_n}の公差d、第1項から第n項までの和をS_n、第k項から第n項までの和をS_k^nとすると、

  • a_n=a_k+(n-k)d  特に  a_n=a_1+(n-1)d
  • S_n=\frac{n(a_1+a_n)}{2}=\frac{n(2a_1+(n-1)d)}{2}
  • 2a_n=\frac{a_{n+1}+a_{n-1}}{2}
  • S_k^n=\frac{(n-k+1)(a_k+a_n)}{2}:(初項+末項)×(項数)÷2

等比数列

等比数列{a_n}の公比をr、第1項から第n項までの和をS_n、第k項から第n項までの和をS_k^nとすると、

  • a_n=a_1r^{n-1}
  • r=1でないときS_n=a_1\frac{(1-r^n)}{1-r}
  • r=1のときS_n=na_1
  • a_n^2=a_{n+1}a_{n-1}
  • r≠1のときS_k^n=a_k\dfrac{(1-r^{n-k+1})}{1-r}初項×\frac{1-公比^{項数}}{1-公比}
  • r=1のときS_k^n=(n-k+1)a_1

階差数列について

{a_n} の階差数列を{b_n} とすると、

  • b_n=a_{n+1}-a_n
  • a_n=\displaystyle a_k+\sum_{j=k}^{n-1}{b_j}=\displaystyle a_1+\sum_{j=1}^{n-1}{b_k}

調和数列

数列{\frac{1}{a_n}} が等差数列となるとき、{a_n} を調和数列という

数列の総和について

  • \displaystyle \sum_{k=1}^{n}a=na
  • \displaystyle \sum_{k=1}^{n}k=\frac{1}{2}n(n+1)
  • \displaystyle \sum_{k=1}^{n}k^2=\frac{1}{6}n(n+1)(2n+1)
  • \displaystyle \sum_{k=1}^{n}k^3=(\frac{1}{2}n(n+1))^2
  • \displaystyle \sum_{k=1}^{n}ar^k=ar\frac{1-r^n}{1-r}
  • \displaystyle \sum_{k=1}^{n}\frac{1}{k(k+1)}=\sum_{k=1}^{n}(\frac{1}{k}-\frac{1}{k+1})=1-\frac{1}{n+1}

数列{a_n}の第1項から第n項までの和をS_n、第k項から第n項までの和をS_k^nとすると、

  • a_1=S_1
  • a_n=S_n-S_{n-1}
  • a_n=S_n^n
  • a_n=S_k^n-S_k^{n-1}

漸化式について

 

数Ⅲの範囲(数列の極限)の公式

\displaystyle\lim_{n→∞}a_n=α,  \lim_{n→∞}b_n=βというふうに、極限が存在する時

c、dを定数とする

  • \displaystyle\lim_{n→∞}c=c
  • \displaystyle\lim_{n→∞}(ca_n+db_n)=cα+dβ(線型性)
  • \displaystyle\lim_{n→∞}a_nb_n=αβ
  • \displaystyle\lim_{n→∞}\frac{a_n}{b_n}=\frac{α}{β}
  • {a_n}\leq{b_n} \Rightarrow {α}\leq{β} (\ltでは成り立たないので注意)
追い出しの原理
\displaystyle \lim_{n→∞}a_n=∞, {a_n}\leq{b_n} \Rightarrow \lim_{n→∞}a_n=∞
挟み撃ちの原理
\displaystyle \lim_{n→∞}a_n=α,\lim_{n→∞}b_n=α, {a_n}\leq{c_n}\leq{b_n} \Rightarrow \lim_{n→∞}c_n=α

無限級数の和

  • \displaystyle \sum_{k=1}^{∞}a_k=\lim_{n→∞}\sum_{k=1}^{n}a_k
  • \displaystyle \sum_{k=1}^{∞}a_kが収束\Rightarrow \displaystyle \lim_{n→∞}a_n=0

無限等比級数

  • {|r|}\lt{1} \Rightarrow \displaystyle \sum_{n=1}^{∞}ar^n=\frac{ar}{1-r}
  • {|r|}\geq{1}, a≠0 \Rightarrow \displaystyle \sum_{n=1}^{∞}ar^nは発散

 

*1:現在、証明は準備中