等差数列の和計算機
初項、公差、項数を使って、任意の等差数列の和を求めます。
初項、公差、項数を入力すると、等差数列の和をすぐに計算できます。
等差数列の和計算機
初項、公差、項数を使って、任意の等差数列の和を求めます。
等差数列の和計算機について
等差数列(算術数列、算術級数とも呼ばれます)は、最初の項のあと、各項が前の項に一定の数を足して得られる数列です。その一定の数を公差といいます。初項が a、公差が d なら、数列は a、a+d、a+2d、a+3d、… と進み、第 n 項まで続きます。
等差数列の一般項(第 n 項)は、an = a + (n − 1)d で求められます。これにより、前の項をすべて計算しなくても任意の項の値がわかります。たとえば、2、5、8、11、14 という数列(初項 2、公差 3)では、第 10 項は 2 + (10 − 1) × 3 = 29 です。
最初の n 項の和は Sn と表し、公式は Sn = n/2 × [2a + (n − 1)d] です。この美しい式は Sn = n/2 ×(初項 + 末項)とも書け、末項がわかっているときに特に便利です。ガウスは子どものころ、1 から 100 までの和をすばやく求めるのにこの考え方を使ったことで有名です。n=100、a=1、d=1 なので、S100 = 100/2 × (1 + 100) = 5050 です。
等差数列は変化率が一定なので、グラフにすると直線になります。これが「線形数列」という呼び名の由来です。これに対して等比数列は比率が一定で、グラフは指数的に曲がります。
実世界では、等差数列は多くの場面を表せます。毎年一定額ずつ昇給する給与は等差数列です。一定の加速度で動く物体が各秒に進む距離も等差的です。劇場の座席のように、各列が前の列より 1 席多い配置も等差数列になります。年金計算、単利計算、線形減価償却は、いずれもこの計算機が使う等差数列の公式に基づいています。
等差数列の和の例
等差数列の和の公式を示す代表的な例です。
| 入力 (a, d, n) | 和 (Sn) | メモ |
|---|---|---|
| a=1, d=1, n=100 | 5050 | 1 から 100 までの整数の和。Sn = 100/2 × (1+100) = 50 × 101 = 5050。ガウスの有名な問題です。 |
| a=2, d=3, n=5 | 40 | 数列: 2、5、8、11、14。Sn = 5/2 × [2×2 + (5−1)×3] = 2.5 × 16 = 40。 |
| a=10, d=−3, n=4 | 22 | 減少する数列: 10、7、4、1。Sn = 4/2 × [20 + 3×(−3)] = 2 × 11 = 22。 |
| a=5, d=0, n=6 | 30 | 一定の数列: d=0 なので、すべての項は 5 です。和 = 6 × 5 = 30。 |
等差数列の和計算機の使い方
- 初項 (a) を入力します。数列の最初の値です。
- 公差 (d) を入力します。各項に加える一定の値です。減少する数列の場合は負の値を使います。
- 項数 (n) を入力します。合計したい項の数です。正の整数でなければなりません。
- 「和を計算」をクリックします。Sn、末項 an、使用した公式が表示されます。
- 「リセット」をクリックすると、すべての欄が消えて新しい計算を始められます。
等差数列の和の FAQ
等差数列の和の公式は何ですか?
公式は Sn = n/2 × [2a + (n − 1)d] です。ここで n は項数、a は初項、d は公差です。別の形として Sn = n/2 ×(初項 + 末項)とも表せます。どちらも同じ結果になるので、手元の情報に応じて使いやすい方を選べます。
公差は負の数や 0 でもよいですか?
はい。公差が負なら数列は減少し、各項は前の項より小さくなります。たとえば 10、7、4、1 の d = −3 です。公差が 0 の場合はすべての項が同じになり、和は n × a です。
等差数列と等比数列の違いは何ですか?
等差数列では、隣り合う項の差が一定(公差 d)です。等比数列では、隣り合う項の比が一定(公比 r)です。等差数列は線形に増加し、等比数列は指数的に増加します。この計算機は等差(線形)数列専用です。
初項、末項、公差がわかっているとき、項数はどう求めますか?
n = (末項 − 初項) / d + 1 を使います。たとえば、数列 3、7、11、15、19 では、末項は 19、初項は 3、公差は 4 なので、n = (19 − 3) / 4 + 1 = 5 です。n がわかれば、a、d、n を計算機に入れて和を求められます。
なぜ和の公式に n/2 が出てくるのですか?
n/2 の因子は、最初の項と最後の項を組み合わせる考え方から生まれます。数列を順方向と逆方向に書いて対応する項を足すと、各組の和は(初項 + 末項)になります。2 つの並べ方の間で合計 n 個の組ができるため、n/2 を掛けます。
この計算機は単利計算にも使えますか?
はい。ローンや投資の単利は、残高の等差数列を作ります。元本を P、各期の利息を I とし、n 期後の合計を求めたいなら、a = P + I、d = I、n を期間数にします。和は各期末残高の合計になります。
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