Znajdź sumę n początkowych wyrazów ciągu:

1, 10, 101, 1011, 10111, ................


Odpowiedź :

Odpowiedź

Dla n = 1 suma n początkowych wyrazów wynosi 1.

Dla n ≥ 2 suma n początkowych wyrazów wynosi

   [tex]1 + \dfrac {91} 9 \cdot \dfrac {1 - 10^{n-1}} {1 - 10\:} - \dfrac {n-1} 9[/tex]

Szczegółowe wyjaśnienie

Wiele kroków...

Ciąg ma postać:

   [tex]a_1 = 1\\a_2 = 10\\a_3 = 101\\a_4 = 1011\\a_5 = 10111\\a_6 = 101111\\...[/tex]

Najprostszy jest początek:

   dla n = 1 suma n początkowych wyrazów ciągu wynosi 1.

Można zgadnąć, że dla  n > 2  ogólny wzór na n-ty wyraz jest

   [tex]a_n = 10 \cdot a_{n - 1} + 1[/tex] .

Jest to równanie rekurencyjne niejednorodne, które można przekształcić na postać jednorodną. Ponieważ

   [tex]\displaystyle \left \{ {{a_n = 10 \cdot a_{n - 1} ~~+ 1} \atop {a_{n+1} = 10 \cdot a_{n} ~~~~~+ 1~~~}} \right.[/tex] ,

po odjęciu stronami otrzymujemy równanie rekurencyjne liniowe jednorodne

   [tex]\displaystyle a_{n+1} = 11 \cdot a_{n} + 10 \cdot a_{n - 1}[/tex] ,

które przy warunkach początkowych

   [tex]a_2 = 10\\a_3 = 101\\a_4 = 1011[/tex]

ma rozwiązanie

   [tex]\displaystyle a_n = \dfrac {91} 9 \cdot 10^{n-1} - \dfrac 1 9\\\\\\\displaystyle a_n = \dfrac {91 \cdot 10^{n-1} - 1} 9[/tex] .

Dla n ≥ 2  suma  n  początkowych wyrazów danego ciągu jest sumą

  • stałej 1,
  • n  początkowych wyrazów następującego ciągu geometrycznego         [tex]\dfrac {91} 9 \cdot 10^{n-1}[/tex] ,
  • n  początkowych wyrazów następującego ciągu arytmetycznego [tex]\dfrac {-1} 9[/tex] .