等差数列の和

160514 初版 160514 更新
 実際に,有名な数列の和を求めてみましょう。
1, 2, 3, 4, …, 100
1 から 100 までの自然数の和です。
Σ記号を使って表せば,
\(S=\displaystyle{\sum_{k=1}^{100}k}\) はいくらになるかということです。
\(\displaystyle{\sum_{k=1}^{100}(101-k)}\) は S と等しいことを使って,
\(2S=\displaystyle{\sum_{k=1}^{100}k}\) \(+\displaystyle{\sum_{k=1}^{100}(101-k)}\) \(=\displaystyle{\sum_{k=1}^{100}(k+(101-k))}\) \(=101×100\)
したがって,S = 5050 となります。

 一般に, \(\displaystyle{\sum_{k=1}^n k=\dfrac{1}{2}n(n+1)}\)
左辺は,k が 1 から n までわたるときの項の和ということで, Σ記号を使わなければ k はないはずです。 計算結果(右辺)に k は出てきません。
 次のような性質があります。
\(\displaystyle{\sum_{k=1}^n a_k}\) \(+\displaystyle{\sum_{k=1}^n b_k}\) \(=\displaystyle{\sum_{k=1}^n (a_k+b_k)}\)
 また,c を k に依らない定数とすれば,
\(\displaystyle{\sum_{k=1}^n ca_k}\) \(=c\displaystyle{\sum_{k=1}^n a_k}\)
特に, \(\displaystyle{\sum_{k=1}^n c=cn}\)