Jednym ze sposobów określenia ciągu jest podanie wzoru na n–ty wyraz tego ciągu. Wzór ten nazywamy też wzorem ogólnym ciągu. Na podstawie wzoru ogólnego można podać wiele własności ciągu i określić dowolny jego wyraz.

Uwaga!

W tym materiale będziemy zakładać, że dany ciąg liczbowy określony jest dla n+.

Przykład 1

Ciąg an określony jest wzorem ogólnym an=n·2n-1. Obliczymy wyrazy a1, a10, an+1.

Do wzoru ciągu w miejsce n podstawiamy kolejno: 1, 10, n+1.

a1=1·21-1=1

a10=10·210-1=10·29=10·512=5120

an+1=n+1·2n+1-1=n·2n+2n

Przykład 2

Wyznaczmy te wyrazy ciągu bn określonego wzorem ogólnym bn=n2n-11+36n-1, które są równe 0.

Przekształcamy wzór ogólny ciągu, wykonując wskazane działania.

bn=n2n-11+36n-1

bn=n3-11n2+36n-36

Chcemy rozłożyć na czynniki wyrażenie po prawej stronie znaku równości. Zapisujemy więc prawą stronę równości tak, aby można było pogrupować odpowiednio wyrazy i wyłączyć wspólny czynnik przed nawias.

bn=n3-9n2-2n2+18n+18n-36

bn=n3-2n2-9n2-18n+18n-36

bn=n2n-2-9nn-2+18n-2

bn=n-2n2-9n+18

Pozostaje jeszcze rozłożyć na czynniki wyrażenie w nawiasie.

bn=n-2n2-6n-3n+18

bn=n-2nn-6-3n-6

bn=n-2n-3n-6

Szukamy wyrazów ciągu, które są równe 0.

0=n-2n-3n-6

n-2=0n=2

n-3=0n=3

n-6=0n=6

Wszystkie otrzymane liczby są naturalne, zatem równe 0 są wyrazy b 2 , b 3 , b 6 .

Przykład 3

Określimy, ile wyrazów ciągu an określonego wzorem ogólnym an=5n-10n to liczby całkowite.

Przekształcamy wzór ciągu tak, aby wyrażenie po prawej stronie zapisać w postaci sumy liczby całkowitej i ułamka algebraicznego.

an=5n-10n=5nn-10n

an=5-10n

Aby wyrażenie 5-10n przyjmowało wartości całkowite, liczba n musi być dzielnikiem liczby 10.

Zatem n1, 2, 5, 10. Cztery wyrazy ciągu to liczby całkowite.

Przykład 4

Znajdziemy najmniejszy wyraz ciągu bn określonego wzorem ogólnym bn=n2-17n-29.

Wykres ciągu bn składa się z punktów leżących na paraboli, będącej wykresem funkcji fx=x2-17x-29. Ramiona paraboli skierowane są ku górze, więc najmniejsza wartość funkcji f znajduje się w wierzchołku paraboli.

Znajdujemy pierwszą współrzędną wierzchołka paraboli.

xw=172=8,5

Interesujące nas argumenty muszą być liczbami całkowitymi. Zatem x=8 lub x=9.

Czyli n=8 lub n=9. Obliczamy i porównujemy wartości wyrazów b8b9.

b8=82-17·8-29=64-136-29=-101

b9=92-17·9-29=81-153-29=-101

b8=b9

Dwa najmniejsze wyrazy ciągu to b8b9.

Nie zawsze znamy wzór lub regułę określającą ciąg. Mając  danych tylko kilka początkowych wyrazów ciągu, trzeba  samodzielnie odkryć ogólną zasadę. W prostych przypadkach odkrycie takiej reguły nie przedstawia większych trudności. Jednak nie zawsze tak jest.

Przykład 5

Kolejne początkowe wyrazy ciągu an to: 12, 43, 94, 165, 256, ... Wykażemy, że liczba a9+a99 jest większa od 100.

Znajdziemy najpierw wyraz ogólny ciągu.

Zauważmy, że liczniki ułamków to kwadraty kolejnych liczb naturalnych dodatnich. Mianowniki to kolejne liczby naturalne, począwszy od 2. Zatem:

a1=121+1

a2=222+1

a3=323+1

a4=424+1

...

...

an=n2n+1

Obliczamy sumę a9+a99.

a9+a99=929+1+99299+1=8110+9801100

a 9 + a 99 = 10611 100 = 106 , 11 > 100

Suma ciągu
Definicja: Suma ciągu

Sumą n początkowych wyrazów ciągu an nazywamy wyrażenie

S n = a 1 + a 2 + . . . + a n ,

gdzie n+.

Przykład 6

Obliczymy wyrazy a1a6 ciągu an, w którym sumasuma ciągusuma n początkowych wyrazów określona jest wzorem

Sn=n+1n-2

Obliczamy pierwszy wyraz ciągu.

a1=S1=2·-1=-2

Zauważmy, że

an=Sn-Sn-1

Obliczamy szósty wyraz ciągu.

a6=S6-S5

a6=7·4-6·3=28-18=10

Słownik

suma ciągu
suma ciągu

sumą n początkowych wyrazów ciągu an nazywamy wyrażenie

S n = a 1 + a 2 + . . . + a n ,

gdzie n+