等比数列

与前项比值等于同个常数的数列
等比数列,又称几何数列(英语:Geometric progression,常记作 G.P.),是指从第二项起,每一项与其前一项的比值都等于同一个非零常数的数列。该常数称为等比数列的公比,通常用字母 q 表示(q≠0)。等比数列中各项均不为 0。若数列首项为 a₁,公比为 q,则第 n 项为 aₙ=a₁·qⁿ⁻¹。例如,当 a₁=2、q=3 时,第 2、3 项分别为 6 和 18。[5]
公元前3000年的古埃及时期,人类已经开始对等比数列进行研究。在名为《莱因德纸草书》的埃及历史遗迹中发现了等比数列求和等内容的计算痕迹。[6]公元前三世纪,古希腊数学家欧几里得希腊语:Ευκλειδc)在其著作《几何原本》中对等比数列的性质进行研究,并总结出等比数列有限项的求和公式。[4]另一位古希腊数学家阿基米德(希腊语:Ἀρχιμήδης)在研究拋物线弓形面积问题研究时,引出了等比数列。[3]可以通过等比数列的定义计算等比数列的前n项和和前n项积以及等比中项;[7]通过等比数列的公比还可以计算无穷级数的等比数列。[8]
等比数列的研究已经有数千年的历史,19世纪后,其理论实现跨学科融合,成为现代科学建模的重要工具,目前的应用十分广泛,在数学分析、物理建模等学科中均有应用,在经济领域可以通过等比数列计算银行复利;在科技领域可以和网络技术相结合制作线性无线传感网络。[9][10]

定义

一般地,如果一个数列的首项不为0,且从第 2 项起,每项与它前一项的比都等于同一个常数,那么称这个数列为等比数列,这个常数叫做等比数列的公比,公比通常用字母
表示。[1][5]