Endliche Reihen

Ist (a1 , a2 , a3 ,... , an) eine endliche Folge, so bezeichnet man den Ausdruck  a1 + a2 + a3 + ... + an   als zu dieser Folge gehörige endliche Reihe. Die Summe S der Folgenglieder a1 + a2 + a3 + ... + an nennt man die Summe der Reihe und schreibt: S = a1 + a2 + a3 + ... + an        Beachte den Unterschied zwischen einer Folge und einer Reihe: Folge: Es werden die einzelnen Folgenglieder aufgezählt! Reihe: Es werden die einzelnen Folgenglieder addiert.

Summe einer endlichen arithmetischen Reihe:

Satz: Ist a1 + a2 + a3 + ... + an  eine arithmetische Reihe, so gilt für ihre Summe: S = (a1 + an) Beweis: k sei die Differenz zweier aufeinanderfolgender Folgenglieder, d.h.: a2  = a1 + k ,  a3  = a1 +2.k , an-2  = an - 2.k , an-1  = an - k Wir fassen immer das erste und das letzte, das zweite und das vorletzte, das dritte und das vorvorletzte Glied usw. von a1 + a2 + a3 + ... an-2 + an-1 + an  zusammen. a1 + an a2 + an-1 = a1 + k + an - k = a1 + an a3 + an-2 = a1 + 2.k + an - 2.k = a1 + an Die beiden zusammengefassten Glieder ergeben jeweils a1 + an. Ist n gerade, so werden  Zusammenfassungen vorgenommen. Somit gilt: a1 + a2 + a3 + ... an-2 + an-1 + an = (a1 + an) Ist n ungerade, so werden =  Zusammenfassungen vorgenommen und das mittlere Glied bleibt übrig. wegen der konstanten Differenz aufeinanderfolgender Glieder ist dies der Mittelwert von a1 und an. Somit gilt: a1 + a2 + a3 + ... an-2 + an-1 + an =  (a1 + an ) +   =  . Aufgaben: 1.Berechne die Summe der folgenden Folgen: a. (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11) b. (1, 11, 21, ... , 91) c. (-2, -4, -6, -8, ... , -22) d. (7, 9, 11, ..., t-2, t) 2. Berechne die Summe der geraden Zahlen von 100 bis 1000. 3. In einem Hörsaal befinden sich 15 ansteigende Sitzreihen, die nach oben hin von Reihe zu Reihe um 3 Sitzplätze in ihrer Länge abnehmen. die oberste Reihe hat 10 Sitzplätze. Wie viele Sitzplätze sind in diesem Hörsaal vorhanden?

Summe einer endlichen geometrischen Reihe

Ist die Folge (b1 ,b2 , b3 ,... , bn) eine endliche geometrische Folge, so bezeichnet man die zugehörige Reihe b1 + b2 + b3 +... + bn  als endliche geometrische ReiheSatz: Ist b1 + b2 + b3 +... + bn  eine endliche geometrische Reihe mit n Gliedern und dem Quotienten q1, so gilt für ihre Summe S:  S =     Beweis:  Wir berechnen zuerst die Summe T = 1 + q + q2 + ... + qn-2 + qn-1: I: 1 + q + q2 + ... + qn-2 + qn-1 = T |.q II:  q + q2 + ... + qn-2 + qn-1 + qn = T.q  Die 2. Gleichung erhält man, indem man die erste Gleichung mit q multipliziert. Subtrahieren wir die erste Gleichung von der zweiten ergibt sich: II - I   qn - 1 = T.q - T = T.(q - 1) daher: T =  . Multipliziert man nun mit b1 , so erhält man: S =  b1 + b2 + b3 +... + bn  = b1 + b1.q + b.q2 +... + b.qn-1 = b1.(1 + q + q2 + ... + qn-2 + qn-1) = b1.
Aufgaben 1. Berechne die Summe der folgenden Reihen. Achte dabei auf die Bestimmung von n = (Anzahl der Folgenglieder)! a. 1 + 2+ 4 + 8 + 16 + ... + 1024 b. 1 + 31 + 32 + 33 + ... + 310  c. 2 + 2b + 2b2 + ... + 2bk-1  2. Berechne den Wert der geometrischen Reihe: a. b1 = 4, q = 3, n = 8 b. b1 = 2, q = -2, n = 11 c. b1 = 21,5, q = 0,25, n = 18. 3.Der Erfinder des Schachbretts wollte als Belohnung die Menge an Weizenkörnern, die man insgesamt erhält, wenn man auf das erste Feld des Schachbretts ein Korn, auf das zweite Feld 2 Körner und auf jedes folgende Feld doppelt so viele Körner legt wie auf das vorhergehende. Wie viele Weizenkörner würde das ergeben?