Числовая последовательность
Например, правило «все положительные четные числа по возрастанию начиная с двойки» задает последовательность: \(2; 4; 6; 8; 10. \) А правило «первое число равно \(3\), а каждое следующее число в два раза больше предыдущего» формирует последовательность: \(3; 6; 12; 24; 48. \)
Ниже разобраны несколько разных способов задания числовых последовательностей.
Числа, образующие последовательность, называются ее членами (или элементами). И каждое из этих чисел имеет свой порядковый номер.
Например, в последовательности \(3; 6; 12; 24; 48…\) тройка является первым членом (порядковый номер – один), шестерка – вторым (ее номер по порядку равен двум), двенадцать – третьим и т.д.
В математике последовательность обозначают маленькой латинской буквой, а каждый отдельный ее элемент – той же буквой с числовым индексом равным порядковому номеру этого элемента.
То есть, если последовательность \(3; 6; 12; 24; 48…\) обозначить как \(a_n\), то можно записать, что \(a_1=3\), \(a_2=6\), \(a_3=12\), \(a_4=24\) и так далее.
порядковый номер элемента
Отметим, что членами последовательности необязательно должны быть различные числа. Она может состоять из одних и тех же чисел, например, выглядеть вот так: \(1; \: 1; \: 1; \: 1…\) .
Способы задания числовых последовательностей
Все способы формирования числовых последовательностей можно разделить на три большие группы:
— I способ: словесный. Здесь все просто – в буквальном смысле словами описывается каким образом можно вычислить элементы искомой последовательности.
Пример: Напишите первые пять членов последовательности квадратов натуральных чисел .
Решение: Натуральными называют числа, возникающие естественным образом при счете количества предметов, то есть: \(1; \: 2; \: 3; \: 4; \: 5\) и т.д. Нашу же последовательность формируют квадраты этих чисел, то есть \(1^2;\: 2^2; \: 3^2; \: 4^2; \: 5^2…\) . Таким образом, имеем ответ: \(1; \: 4; \: 9; \: 16; \: 25…\)
Ответ: \(1; \: 4; \: 9; \: 16; \: 25…\)
Отметим, что последовательности в начале статьи заданы именно словесным способом.
— II способ: аналитический (формулой энного члена). Тут значение каждого элемента последовательности вычисляется по некоторой формуле, в которую подставляется порядковый номер этого элемента.
Пример: Последовательность задана формулой: \(b_n=\frac
Решение: Вычислим \(b_1\). Это первый член последовательности, то есть его порядковый номер \(n\) равен единице. Тогда его значение равно \(b_1=\frac =\frac=0\).
У второго члена \(n=2\), то есть его значение равно \(b_2=\frac =\frac\).
Третий (\(n=3\)): \(b_3=\frac =\frac\).
Четвертый (\(n=4\)): \(b_4=\frac =\frac\).
Пятый (\(n=5\)): \(b_5=\frac =\frac\) .
Готово. Можно писать ответ.
Обратите внимание, что при таком задании последовательности, значение каждого элемента зависит только от его порядкового номера. И поэтому, если нам нужно вычислить, например, пятнадцатый элемент, мы можем это сделать сразу, не вычисляя предыдущие четырнадцать.
Пример: Последовательность задана формулой: \(a_n=8+5n-n^2\). Вычислите \(a_9\).
Решение: Нужно вычислить значение девятого элемента, то есть порядковый номер \(n=9\). Подставляем в формулу: \(a_9=8+5·9-9^2=8+45-81=-28\).
III способ: рекуррентное соотношение. Звучит страшно, но суть проста – здесь дается начало последовательности (один или несколько первых элементов) и правило, по которому из предыдущего (или нескольких предыдущих) членов последовательности можно вычислить следующий.
Пример: Последовательность задана условиями: \(c_1=4\), \(c_
Решение: Первый член нам известен: \(c_1=4\).
Второй мы получим, подставив в формулу вместо \(n\) единицу: \(c_=c_1+3\)
\(c_2=c_1+3=4+3=7\)
Третий (\(n=2\)): \(c_=c_2+3 \)
\(c_3=c_2+3=7+3=10\).
Нужные пять элементов вычислены. Теперь можно записывать ответ.
В этом примере мы по сути получали следующий элемент из предыдущего путем прибавления к предыдущему тройки. Логично, ведь формула \(c_
На практике могут встречаться более сложные формулы, в которых следующий элемент вычисляется из двух, трех или даже большего количества предыдущих.
Пример: У последовательности известны первые два элемента \(z_1=2;\) \(z_2=5\). Так же известна формула следующего элемента \(z_
Решение: Слева будем писать текущую последовательность, а справа вести вычисления очередного элемента.
Последовательность на данный момент:
Так как формула дана для элемента с номером \(n+2\), то чтобы найти \(z_3\) нужно подставлять вместо \(n\) единицу:
\(z_=3z_-z_1\)
\(z_3=3z_2-z_1=3·5-2=13\)
Важное отличие рекуррентного способа задания последовательности от аналитического – при рекуррентном мы не можем посчитать следующий элемент, не зная предыдущих. То есть, если нам нужно вычислить, например, пятнадцатый элемент, придется сначала вычислить все, что идут до него.
Как определить является ли число элементом последовательности?
Во всех предыдущих примерах мы находили значения элементов последовательности – чему равен третий, пятый или девятый член. Иначе говоря, выясняли какое именно число стоит в последовательности на таком-то месте.
Но в практике встречается также обратная задача – значение известно и надо выяснить, есть ли оно среди элементов некоторой последовательности? А если есть, то на каком месте?
Пример (ОГЭ): Какое из чисел ниже есть среди членов последовательности \(a_n=n^2-n\):
Решение: Из условия задачи понятно, что одно из этих чисел точно является элементом последовательности. Поэтому мы можем просто вычислять элементы по очереди, пока не найдем нужный:
\(a_2=2^2-2=2\) – тоже не то.
Нужный элемент найден.
Такой метод решения годится только если заранее известно, что элемент точно в последовательности есть. Потому что если его вдруг там нет – это можно проверять вечность, последовательность ведь бесконечна!
Поэтому в такой ситуации пользуются следующим алгоритмом:
Подставляют заданное число в формулу \(n\) -го члена вместо \(a_n\);
Решая полученное уравнение , находят неизвестное \(n\);
Если \(n\) – натуральное , то данное число — член последовательности.
Пример: Выяснить, является ли число \(3\) членом последовательности \(a_n=\) \(\frac
Если число \(3\) – член последовательности, то значит при некотором значении \(n\), формула \(\frac
Подставляем тройку вместо \(a_n\).
Решаем это уравнение. Умножаем левую и правую части на знаменатель \((n+4)\).
Как записать число "а" в стандартном виде и что такое порядок числа?
Стандартным видом действительного положительного числа a называется его представление в виде a = a0*10^m, где a0 — действительное число, принадлежащее промежутку [1; 10), называемое мантиссой числа, m — целое число, называемое порядком числа.
Для каждого положительного числа a существует и притом единственная пара чисел (a0; m) из указанных множеств, такая, что для него справедливо представление в стандартном виде с мантиссой a0 и порядком m. Обратно, для каждой такой пары чисел a0 и m существует и притом единственное число a с мантиссой a0 и порядком m.
Поэтому чтобы записать положительное число a в стандартном виде, нужно найти его мантиссу и порядок. В десятичном представлении числа его порядок можно определить так. Если число больше или равно 1, то порядок равен количеству цифр в числе, стоящих перед запятой, уменьшенному на 1. Если число целое (т.е., запятой нет), то её можно поставить после последней цифры числа. Если же число меньше 1, то оно имеет вид в десятичной записи: 0. (после многоточия идут цифры), то порядок числа равен количеству всех нулей, стоящих перед первой ненулевой цифрой, включая 0 перед запятой, взятому со знаком "-". Чтобы найти мантиссу числа, нужно передвинуть запятую в нём так, чтобы она стояла сразу же после первой ненулевой цифры. Тогда модуль порядка показывает, на сколько разрядов была передвинута запятая, а знак порядка — направление переноса запятой — влево в случае положительного порядка и вправо в случае отрицательного. Видим, что порядок числа можно находить двумя способами: считая количество цифр перед запятой либо количество нулей перед первой ненулевой цифрой, либо по количеству разрядов, на которые переносится запятая для определения мантиссы (равно модулю порядка) и направлению этого переноса (показывает знак порядка).
Если количество цифр перед запятой, исключая цифру 0, равно 1, то порядок числа равен нулю, а мантисса числа совпадает с самим числом.
Пример: Записать в стандартном виде следующие числа: а) 235,61; б) 0,000689; в) 4,381. Найти их мантиссу и порядок.
Удобнее решать пример с конца, т.е. с нахождении мантиссы и порядка.
а) Число цифр перед запятой равно 3, уменьшаем это число на 1 и получаем 2 — это порядок числа. Чтобы найти мантиссу, передвинем запятой к первой цифре справа: мантисса равна 2,3561. Обратим внимание: запятую передвинули на 2 разряда влево, значит порядок числа равен +2 или просто 2.
б) Число меньше 1. Значит, порядок отрицательный. Считаем число нулей, включая 0 перед запятой, получаем 4. Значит, порядок числа равен -4. Мантиссу находим, передвигая запятую к первой ненулевой цифре справа, получаем 6,89. Запятую передвинули на 4 разряда вправо, значит порядок числа равен -4 (порядок отрицательный, поскольку перенос запятой осуществлялся вправо).
в) Число цифр перед запятой равно 1, отнимаем 1 и получаем 0 — это порядок числа. При определении мантиссы запятую передвигать не нужно, поскольку она уже стоит после первой цифры. Значит, мантисса равна 4,381, а порядок 0, поскольку переноса запятой не было.
Теперь мы можем представить все три числа в стандартном виде:
а) 235,61 = 2,3561*10^2
б) 0,000689 = 6,89*10^(-4)
в) 4,381 = 4,381*10^0
Обратим внимание, что во всех трёх случаях мантисса принадлежит промежутку [1; 10), а порядок — целое число. Кроме того, можно заметить, что саму степень десятки 10^m с целым показателем можно представить в виде 1*10^m. Здесь мантисса равна 1, а порядок m. Поэтому в промежуток мантиссы в определении записи стандартного вида положительного числа включается 1 и не включается 10. Если мы в этот промежуток включим 10, то получим, что степень десятки с целым показателем m можно записать в стандартном виде двумя разными способами: с мантиссой 1 и порядком m (1*10^m) и с мантиссой 10 и порядком m-1 (10*10^(m-1)), а это неудобно.
Указанное определение было дано для положительных чисел, поскольку сделать это удобнее именно так. Для отрицательных чисел запись числа в стандартном виде можно определить так: представить в стандартном виде модуль этого числа, а затем поставить перед мантиссой знак "-".
Пример: представить в стандартном виде число -45426.
Решение. Модуль данного числа равен 45426. Найдём его мантиссу и порядок. Это целое число, запятой в его записи нет, поэтому условно ставим её после последней цифры: 45426, а затем переносим так, чтобы она стояла после первой цифры. Получим 4,5426. Это и есть мантисса. Запятую передвинули на 4 разряда влево, значит порядок числа равен 4. Его можно было найти и по-иному, посчитав количество цифр в данном числе (5), а потом уменьшив его на 1: 5-1 = 4.
Теперь записываем модуль заданного числа в стандартном виде и ставим перед мантиссой знак "-". Получаем: -45426 = -4,5426*10^4. Мантисса числа равна -4,5426, а порядок равен 4. Обратим внимание, что мантисса не принадлежит промежутку [1; 10), но в этом нет противоречия, поскольку соответствующее определение, в котором участвует этот промежуток, было дано для положительных чисел, а для отрицательных оно было дано по-иному. Также заметим, что мантисса отрицательного числа принадлежит промежутку (-10; -1]. Порядок же, как и для положительного числа, принадлежит множеству целых чисел.
После того, как мы разобрали определение записи числа в стандартном виде для положительных и отрицательных чисел, осталось разобрать число 0. Считается, что 0 не имеет порядка, поскольку его нельзя представить однозначным образом в стандартном виде. Действительно, пусть 0 = a0*10^m. Для любого m степень 10^m не равна нулю, поэтому мантисса a0 равна 0. В этом случае порядок m не есть какое-то определённое число, а в качестве такового можно выбрать любое целое число. Поэтому число 0 нельзя представить в стандартном виде.
Стандартный вид числа
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет.
Получите невероятные возможности
Конспект урока «Стандартный вид числа»
Наверняка, в физике, биологии, химии или географии вы сталкивались, как с очень большими, так и очень малыми положительными числами.
Например
Скажите с такими числами удобно выполнять математические расчёты? Конечно же, нет. В обычном десятичном виде большие и малые числа неудобно читать и записывать, неудобно выполнять над ними какие-либо действия. В таком случае полезным оказывается представление числа в виде
Например:
Говорят, что мы записали числа в стандартном виде. В таком виде можно представить любое положительное число.
Определение:
Стандартным видом числа 
называют его запись в виде: 
, где 
и 
– целое число.
Число называется порядком числа .
Например
Если порядок числа равен 
, то это означает, что 
.
Если порядок числа равен 
, то это означает, что 
.
Большой положительный порядок показывает, что число очень велико.
Большой по модулю отрицательный порядок показывает, что число очень мало.
, где и – целое число
По определению стандартного вида числа следует, что в стандартном виде в целой части числа (до запятой) может содержаться только одна цифра.
Все остальные цифры должны стоять после (справа) от запятой.
Порядок числа даёт представление о том, насколько велико или мало это число.
В стандартном виде можно записать не только большое или малое, но и любое число.
Для того чтобы привести число к стандартному виду, надо:
1. Перенести в нём запятую так, чтобы она была сразу после первой значащей цифры.
2. полученное число умножить на 
, где подбирается так, чтобы произведение было равно данному числу.
Значащей цифрой числа называют его первую (слева направо) отличную от нуля цифру, а также все последующие за ней цифры.
Пример: представим в стандартном виде число.
Решение:
Задание: запишите число в стандартном виде.
Решение:
Задание: запишите в стандартном виде число, равное значению произведения х и у.
Решение:
Стандартным видом числа 
называют его запись в виде: 
, где 
и 
– целое число.
Число называется порядком числа .
Для того, чтобы привести число к стандартному виду, надо перенести в нём запятую так, чтобы она была сразу после первой значащей цифры, и полученное число умножить на 
, где подбирается так, чтобы произведение было равно данному числу.
Порядки чисел
Числа, подобно единицам, также разделяются на порядки. Так, первые десять чисел называют числами первого порядка. Числа от десяти до ста называют числами второго порядка, от ста до тысячи — числами третьего порядка и т. д.
Названия чисел. При помощи указанных единиц различного порядка мы получаем названия всех остальных чисел. Так, числа, состоящие из одной, двух, трех … единиц второго порядка, или, что то же, одного, двух, трех … десятков, мы называем десять, двадцать (два десять), тридцать, сорок, пятьдесят, шестьдесят, семьдесят, восемьдесят, девяносто. Присоединяя к этим числам девять чисел первого порядка, мы получаем все числа второго порядка. Так, присоединяя к числу десять все числа первого порядка, мы получаем все числа между десятью и двадцатью: одиннадцать, двенадцать (два на десять), тринадцать, четырнадцать, пятнадцать, шестнадцать, семнадцать, восемнадцать, девятнадцать. Присоединяя к двадцати девять чисел первого порядка, получим все числа между двадцатью и тридцатью: двадцать один, двадцать два и т. д. Наибольшее число второго порядка есть девяносто девять.
Десять десятков образуют сотню или сто, единицу третьего порядка. Числа, состоящие из одной или нескольких единиц третьего порядка, мы называем: сто, двести, триста, четыреста, пятьсот, шестьсот, семьсот, восемьсот, девятьсот.
Присоединяя к этим числам все числа первого и второго порядка, мы получаем все числа третьего порядка, например, восемьсот сорок пять, девятьсот четыре. Наибольшее число третьего порядка есть девятьсот девяносто девять.
Десять сот образуют тысячу — единицу четвертого порядка. Повторяя тысячу один, два и т. д. раз, образуем числа: тысяча, две тысячи, три тысячи и т. д. Присоединяя к этим числам все числа первого, второго и третьего порядков, образуем все числа четвертого порядка и т. д.
Десятичная система. Систему счисления, в которой каждые десять единиц низшего образуют единицу следующего высшего порядка, называют десятичною. Она принята в настоящее время всеми образованными народами.
Основание системы. Число десять называется основанием системы. В основе ее лежит число десять.
Полагают, что число десять принято за основание потому, что первоначально люди считают обыкновенно по пальцам.
Пример. Шесть миллионов пятьсот семь тысяч двести семь есть число седьмого порядка. Оно состоит из шести единиц седьмого прядка (шесть миллионов), к которому присоединено число шестого порядка (пятьсот семь тысяч двести семь).
Число шестого порядка состоит из пяти единиц шестого порядка (пятьсот тысяч), к которому присоединено число четвертого порядка (семь тысяч двести семь).
Число четвертого порядка состоит из семи единиц четвертого порядка (семь тысяч), к которому присоединено число третьего порядка (двести семь).
Число третьего порядка состоит из двух единиц третьего порядка (двести), к которому присоединяется число первого порядка (семь).
Число семь состоит из семи простых единиц.
Всякое число содержится между двумя единицами различных порядков. Всякое число более единицы одного порядка и менее единицы следующего высшего порядка. Так, число триста сорок семь более ста и менее тысячи.