青巖書院的秋雨裹著寒氣滲進雜役房的磚縫,蘇明夏蜷縮在發(fā)霉的草堆上,懷中緊抱著邊角磨破的《必修一札記》。三天前她在藏書閣禁地發(fā)現(xiàn)這本布滿符咒的古籍,扉頁用血寫著:算理即靈力,公式化神通??稍嚵藷o數(shù)次,那些印在紙上的數(shù)列知識,依舊只是晦澀難懂的文字。
“還在裝模作樣?”木門被踹開,林青煙踩著滿地積水走進來,她腰間的“必修二”靈牌泛著冷光,身后跟著幾個嬉皮笑臉的弟子,“雜役也想學(xué)靈算?不如把這些破書當柴火燒了!”
話音未落,林青煙指尖凝出一道算式光刃,空氣中浮現(xiàn)出三道閃爍的數(shù)列題目:
1.?已知有個數(shù)列,后一個數(shù)總是等于前一個數(shù)的兩倍再加上三,并且第一個數(shù)是一,求這個數(shù)列通用的表達式。
2.?在一個等差數(shù)列里,第三項的數(shù)值是七,第五項和第七項的數(shù)值加起來等于二十六,算出這個數(shù)列每一項的規(guī)律。
3.?在一個等比數(shù)列中,第一項和第三項的數(shù)值總和是十,第四項和第六項的數(shù)值加起來等于四分之五,推導(dǎo)出這個數(shù)列的通項公式。
“解不出這三道題,今晚就去后山喂蛇!”光刃裹挾著靈力呼嘯而來,蘇明夏后背重重撞上潮濕的墻壁。懷中的古籍突然發(fā)燙,泛黃的紙頁無風自動,一行金色文字浮現(xiàn)在她眼前:構(gòu)造新的等比數(shù)列。她咬牙咬破舌尖,將精血滴在書頁上,顫抖著在空中比劃解題思路。
“第一題!假設(shè)后一個數(shù)加上某個數(shù),等于前一個數(shù)加上這個數(shù)的兩倍!”蘇明夏聲音發(fā)顫,卻字字清晰,“把假設(shè)的式子展開,會發(fā)現(xiàn)這個數(shù)是三!”隨著她的動作,空氣中浮現(xiàn)出金色的推導(dǎo)過程,“那么,用原來數(shù)列的每個數(shù)都加上三,就能得到一個新數(shù)列,這個新數(shù)列是以四為首項,二為公比的等比數(shù)列!根據(jù)等比數(shù)列通用公式,就能算出原來數(shù)列的第n項是二的n加一次方,再減去三!”
第一道題目轟然碎裂,光刃的攻勢被抵消大半。林青煙瞳孔驟縮,厲喝:“繼續(xù)!”
蘇明夏顧不上擦汗,轉(zhuǎn)向第二題:“等差數(shù)列的每一項都可以用首項加上項數(shù)減一的差,再乘以公差來表示!”她在空中畫出兩個方程:第一個方程是首項加上兩倍的公差等于七,第二個方程是首項加上四倍的公差,再加上首項加上六倍的公差等于二十六?!鞍训诙€方程化簡,得到兩倍的首項加上十倍的公差等于二十六,再和第一個方程一起計算……”
陳小雨不知何時擠到人群中,突然大喊:“用消元法!把第一個方程兩邊都乘以二,再和第二個方程相減!”在好友的提示下,蘇明夏飛速運算:“兩個方程相減后,得到六倍的公差等于十二,所以公差是二!再代入第一個方程,算出首項是三!這個數(shù)列的第n項就是三加上二乘以項數(shù)減一的差,最后得到二n加一!”
第二道光刃也應(yīng)聲消散。林小瑤突然從窗口翻進來,塞給蘇明夏半塊干糧:“最后一題用等比數(shù)列通用公式!首項乘以公比的n減一次方!”
蘇明夏接住干糧卻沒吃,盯著第三題:“第一個方程是首項加上首項乘以公比的平方等于十,第二個方程是首項乘以公比的三次方,加上首項乘以公比的五次方等于四分之五……”她突然將兩個方程相除,“相除后得到公比的三次方等于八分之一,所以公比是二分之一!代入第一個方程——”她的手指因為過度用力而發(fā)白,“算出首項是八,第n項就是八乘以二分之一的n減一次方,也就是二的四減n次方!”
三道題目同時炸裂,金色的文字碎片組成屏障,將林青煙的攻擊徹底反彈。蘇明夏感覺體內(nèi)有熱流涌動,腰間的“未入階”徽章泛起微光,“必修一”三個金字緩緩浮現(xiàn)。林青煙臉色鐵青,甩袖離去:“別以為僥幸贏一次就能翻身!”
等眾人散去,陳小雨撿起地上的《必修一札記》:“明夏,你發(fā)現(xiàn)了嗎?這些題目和書中記載的‘靈力共鳴條件’完全吻合!”林小瑤晃著手里的輔助線尺:“下次再遇到刁難,我們?nèi)齻€一起算!看誰還敢欺負雜役!”
蘇明夏望著窗外漸暗的天色,握緊發(fā)燙的徽章。在這個用數(shù)學(xué)丈量力量的世界里,她終于找到了屬于自己的修行之路,而前方,還有無數(shù)由數(shù)字與公式構(gòu)建的挑戰(zhàn)在等待著她。
數(shù)學(xué)小課堂
1.?等差數(shù)列:數(shù)列中后一項與前一項的差值始終相等,這個固定差值叫“公差”。通項公式為“第n項 = 首項 +(項數(shù)n - 1)×公差”,如文中第二題,通過聯(lián)立方程求出首項和公差,就能得到數(shù)列每一項的表達式。
2.?等比數(shù)列:后一項與前一項的比值固定不變,該比值稱為“公比” 。通項公式是“第n項 = 首項×公比的(n - 1)次方”,像第三題,利用兩項之間的關(guān)系求出公比和首項,進而得出通項公式。
3.?數(shù)列通項公式推導(dǎo)技巧:當遇到復(fù)雜遞推關(guān)系(如第一題),可嘗試構(gòu)造新數(shù)列,將其轉(zhuǎn)化為熟悉的等差或等比數(shù)列;解方程組時,消元法是常用手段,通過消除某個未知數(shù)簡化計算。
實戰(zhàn)應(yīng)用題
已知一個等差數(shù)列,第4項是10,第7項是19,你能算出它的首項和公差,并且寫出通項公式嗎?如果是一個等比數(shù)列,第2項是6,第5項是48,你又該如何求出公比、首項以及通項公式呢?快來運用文中的方法試試看吧!