Функция и знак суммы
Разбираем индексы, пределы суммирования и подстановку в функцию.
Чему научимся
Эти обозначения нужны для формул среднего, ожидания и дисперсии. Понимание области определения, числа слагаемых и зависимости выражения от индекса предотвращает ошибки ещё до вычислений.
Главная идея. Функция назначает каждому допустимому входу ровно один выход, а знак суммы Σ сокращает запись повторяющегося сложения. Индекс последовательно принимает целые значения от нижней до верхней границы.
План рассуждения и проверка понимания
- Для функции назовите область определения, подставьте аргумент во всё выражение и проверьте, допустим ли выбранный вход.
- Для суммы выпишите несколько первых и последний член, чтобы увидеть, что именно меняется вместе с индексом.
- Посчитайте число целых индексов как s − r + 1, включая обе границы, и только затем выполняйте сложение.
- Выносите постоянный множитель, а постоянное слагаемое учитывайте столько раз, сколько значений принимает индекс.
Частая ошибка. Считать, что в сумме от k = 0 до 3 три слагаемых, используя разность границ и забывая, что ноль и тройка тоже входят.
Как проверить себя. Перечислите индексы 0, 1, 2, 3 или примените формулу 3 − 0 + 1 = 4; поэтому сумма четырёх единиц равна четырём.
Наглядная модель: Функция и знак суммы
Разбираем индексы, пределы суммирования и подстановку в функцию.
- Функция и знак суммы → функция
- Функция и знак суммы → сумма
- Функция и знак суммы → сигма
- Функция и знак суммы → индекс
- Функция и знак суммы → Σ
Проверка пониманияОбъясните тему своими словами
Для чисел 2, 5, 8 и среднего 5 раскройте сумму отклонений Σ(xᵢ − 5) и объясните, почему нулевой итог не означает нулевые отдельные отклонения.
В хорошем объяснении есть:
- Сумма раскрыта как −3 + 0 + 3 = 0 с тремя значениями индекса.
- Противоположные отклонения взаимно уничтожились; первое и третье наблюдения всё равно отличаются от среднего.
Правило, вход и выход
Функция сопоставляет каждому допустимому входу ровно один выход. В записи буква обозначает аргумент, а — значение. Например, правило даёт и : разные входы могут иметь одинаковый выход.
Область определения указывает, какие входы допустимы. У исключён ноль. У вероятностной функции числа успехов вход обычно целый; подстановка не обязана иметь смысл в модели.
Сумма — короткая запись повторений
Большая греческая буква обозначает суммирование. Нижняя подпись задаёт начальный индекс, верхняя — конечный. Запись означает . Индекс является местным обозначением: переименование в не меняет сумму.
Число слагаемых в при целых равно , а не . Для пустого набора индексов принято считать сумму нулём. Эта договорённость делает формулы на границах единообразными.
Условия преобразований
Для конечной суммы можно переставлять и группировать слагаемые, выносить общий множитель. Если суммируется константа , результат равен . Для бесконечных рядов перестановки и предельные переходы требуют отдельных условий; правила этой статьи относятся прежде всего к конечным суммам.
Скобки определяют, что зависит от индекса. В среднее одно и то же для всех слагаемых, поэтому сумма отклонений равна нулю.
Три примера
- .
- : индекс принимает четыре значения, включая ноль.
- Для среднее равно , поэтому . Нулевой итог не означает, что каждое отклонение нулевое.
Формула, смысл и ограничения
Главные формулы с расшифровкой
Формула словами: Индекс i последовательно принимает целые значения от 1 до n.
Формула словами: Постоянный множитель выносится, постоянное слагаемое повторяется n раз.
От простого к сложному
Проверьте себя
Сначала запишите решение самостоятельно. Затем можно открыть намёк, сравнить каждый переход с пошаговым разбором и только после этого посмотреть ответ. Прогресс сохраняется в этом браузере.
Открываем задание…
Открываем задание…
Открываем задание…
Что пригодится
Изучить дальше
Источники и соглашения
Объяснения и задачи — авторские. Источники помогают проверить определения, условия и школьную привязку. Обозначения и параметризация указаны в статье.