Формула суммы n первых членов геометрической прогрессии

случае, если они усвоены творчески. А.Н. Колмогоров
Дорогой друг!
Сегодня у

тебя необычный урок математики. Сегодня ты еще раз убедишься в том, что математика не только интересна сама по себе, но она необычайно полезна. В ходе сегодняшнего урока тебя ожидает большая радость творчества и огромное поле приложения математических знаний и умений.
Желаю тебе успехов и творческих радостей на уроке!

АРХИМЕД (ок. 287–212 гг. до н.э)

Термин “прогрессия” был введен римским

автором Боэцием (в 6 веке) и понимался в более широком смысле, как бесконечная числовая последовательность. Названия “арифметическая” и “геометрическая” были перенесены из теории непрерывных пропорций, которыми занимались древние греки.

Формула суммы членов арифметической прогрессии была доказана древнегреческим ученым Диофантом (в 3 веке). Формула суммы членов геометрической прогрессии дана в книге Евклида “Начала” (3 век до н.э.).
Правило для нахождения суммы членов произвольной арифметической прогрессии впервые встречается в сочинении «Книги абака» в 1202г. (Леонардо Пизанский)

Понятие числовой последовательности возникло и развивалось задолго до создания учения о функциях.

арифметической и геометрической прогрессий:

документах Древней Греции. Уже в V в. до н. э.

греки знали следующие прогрессии и их суммы:

Древняя Греция

будучи еще учеником начальной школы.
КАРЛ ГАУСС (1777 – 1855)
 
Как он

это сделал?

каждый член которой, начиная со второго, равен предыдущему, умноженному на

одно и тоже число.

Это число называют знаменателем геометрической прогрессии.

Пример геометрической прогрессии:
1, 3, 9, 27, 81, 243, ...
Это прогрессия со знаменателем 3

индусский царь Шерам познакомился с нею, он был восхищен ее

остроумием и разнообразием возможных в ней положений. Узнав, что она изобретена одним из его подданных, царь приказал его позвать, чтобы лично наградить за удачную выдумку. Изобретатель, его звали Сета, явился к трону повелителя. Это был скромно одетый ученый, получавший средства к жизни от своих учеников.

пожелание, - продолжал царь. - Назови награду, которая тебя удовлетворит,

и ты получишь ее.
Сета молчал.
-Не робей, - ободрил его царь. – Выскажи свое желание. Я не пожалею ничего, чтобы исполнить его.
-Велика доброта твоя, повелитель. Но дай срок обдумать ответ. Завтра я сообщу тебе мою просьбу.

-Я желаю достойно вознаградить тебя, Сета, за прекрасную игру, которую ты придумал, -сказал царь.
Мудрец поклонился.

трона, он удивил царя беспримерной скромностью своей просьбы.
-Повелитель, -

сказал Сета, - прикажи выдать мне за первую клетку шахматной доски одно пшеничное зерно.
-Простое пшеничное зерно? – изумился царь.
-Да, повелитель. За вторую клетку прикажи выдать 2 зерна, за третью - 4, за четвертую - 8, за пятую - 16, за шестую -32…

Ты получишь свои зерна за все 64 клетки доски, согласно

твоему желанию: за каждую вдвое больше против предыдущей. Но знай, что просьба твоя недостойна моей щедрости. Прося такую ничтожную награду, ты непочтительно пренебрегаешь моей милостью. Ступай. Слуги мои вынесут тебе твой мешок с пшеницей.

Сета улыбнулся хитро, покинул дворец и стал дожидаться у ворот дворца.

царь, считая просьбу Сеты ничтожной, полагая, что все зерна пшеницы

уместятся в один мешок?
Об этом ты узнаешь чуточку позже.

послал узнать, унес ли Сета свою жалкую награду.
-Повелитель,

- был ответ, - приказание твое исполняется. Придворные математики исчисляют число следуемых зерен.
Царь нахмурился. Он не привык, чтобы повеления его исполнялись так медлительно.
Вечером, отходя ко сну, царь еще раз осведомился, давно ли Сета со своим мешком пшеницы покинул ограду дворца.
-Повелитель, - ответили ему, - математики твои трудятся без устали и надеются еще до рассвета закончить подсчет.

важное донесение.
Царь приказал ввести его.
-Прежде чем скажешь

о твоем деле, - объявил Шерам, - я желаю услышать, выдана ли, наконец, Сете та ничтожная награда, которую он себе назначил.

-Ради этого я и осмелился явиться перед тобой в столь ранний час, - ответил старик. – Мы добросовестно исчислили все количество зерен, которое желает получить Сета. Число это так велико…..

перебил царь, - житницы мои не оскудеют. Награда обещана и

должна быть выдана..
- Не в твоей власти, повелитель, исполнять подобные желания. Во всех амбарах твоих нет такого числа зерен, которое потребовал Сета. Нет его и в житницах целого царства. Не найдется такого числа зерен и на всем пространстве Земли. И если желаешь непременно выдать обещанную награду, то прикажи превратить земные царства в пахотные поля, прикажи осушить моря и океаны, прикажи растопить льды и снега, покрывающие далекие северные пустыни.

- Назови мне это чудовищное число,- сказал он в

раздумьи.

Пусть все пространство их будет сплошь засеяно пшеницей. И все то, что родится на этих полях, прикажи отдать Сете. Тогда он получит свою награду…

семьдесят три миллиарда семьсот девять миллионов пятьсот пятьдесят одна тысяча

шестьсот пятнадцать, о повелитель!

18 446 744 073 709 551 615

рассказано, неизвестно, - но что награда, о которой говорит предание,

должна была выразиться именно таким числом в этом ты сам можешь убедиться.

Фактически, число зерен, о которых идет речь, является суммой 64 членов геометрической прогрессии, первый член которой равен 1, а знаменатель равен 2. Обозначим эту сумму через S:

S = 1+2+22+23+24+…….+262+263

сводится к перемножению 64 двоек. Для облегчения выкладок заменим

264 = (210)6 · 24 =
=1024 · 1024 ·1024· 1024 ·1024· 1024· 16 =
=1048576 ·1048576 ·1048576 ·16 – 1
и получим искомое число зерен:

18 446 744 073 709 551 615

Масса такого числа зерен больше триллиона тонн.
Индусский царь не в состоянии был выдать подобной награды.
Но будь он силен в математике, он бы не попал впросак…

считая моря, и океаны, и горы, и пустыню, и Арктику

с Антарктикой, и получить удовлетворительный урожай, то, пожалуй, лет за 5 он смог бы рассчитаться.

Такое количество зерен пшеницы можно собрать лишь с площади в 2000 раз большей поверхности Земли. Это превосходит количество пшеницы, собранной человечеством до настоящего времени.