何とコレ,予想通り等差数列の和の公式なのですね.
より詳しく言うと,等差数列の和も計算できる公式.
意味を説明していきます.
※「aとdの定義を書いていないから,問いとして不成立」というご指摘はナシでお願いします.
それにしても,意味不明ですよね(笑)
公式の意味を探るのに,シグマを消去してみましょうか.
和の数列{S_n}と数列{a_n}の関係
a_1=S_1
a_n=S_n-S_(n-1) (n≧2)
を使ってみてください.
計算は端折りますが,n=1のときとn≧2のときのそれぞれから,
(a_(n+1))^2=(a_n+d)^2 (n≧1) ‥‥①
が得られます!
何と,等差数列の漸化式の両辺を2乗したもの!
しかし,①では数列は1つには定まりません.
“各 n について,”
a_(n+1)=a_n+d または -(a_n+d)
が成り立つ数列なら何でも①を満たすからです.
例えば,a=1,d=2とします.
①を満たすような数列の1つに等差数列
1,3,5,7,9,11,13,15
がある,ということ.
“すべての n ”で
a_(n+1)=a_n+2
になるものです.
“すべての n ”で
a_(n+1)=-(a_n+2)
となる数列もあって
1,-3,1,-3,1,-3,1,-3
です.これも①を満たしています.
それ以外にも①を満たす数列はあります.
例えば,
1,3,-5,-3,1,3,5,7,-9
です.
a_2=a_1+2
a_3=-(a_2+2)
a_4=a_3+2
a_5=-(a_4+2)
a_6=a_5+2
a_7=a_6+2
a_8=a_7+2
a_9=-(a_8+2)
とランダムに“各n ”でどちらかの関係が成り立っています.
次の数は,
7 または -7
です.
この数列でも,和の公式を使って足し算できるはずです!
1+3+(-5)+(-3)+1+3+5+7+(-9)=3
が公式でも求まるか?
「理論上は,求まるはず!」と思っても,ドキドキします.
{(±7)^2-1}/4-2×9/2
=48/4-9=12-9
=3
確かに!!
「絶対にこうなる」と思っていても,本当にそうなると嬉しいものです!
そんな爽快感こそが数学の醍醐味でしょうね.