Svmmarivm
Haec lectio notationem svmmationis eivsqve proprietates (linearitatem, decompositionem, translationem indicis et inversionem ordinis) introdvcit, eamqve ad svmmas telescopicas et ad svmmas progressionvm arithmeticarvm et geometricarvm compvtandas adhibet. Deinde indvctionem fortem et principivm bonae ordinationis tractat, ostendit indvctionem vtrvmqve implicare, definit qvo sensv ei aeqvivalentia sint, eaqve adhibet ad ostendendvm omnem nvmervm natvralem maiorem qvam prodvctvm nvmerorvm primorvm esse.
Proposita discendi
- Svmmas notatione svmmationis scribere et transformare, eivs proprietates linearitatis, decompositionis, translationis indicis et inversionis ordinis adhibendo.
- Svmmas telescopicas compvtare easqve adhibere ad formvlas svmmarvm dedvcendas, non solvm confirmandas.
- Terminvm generalem et svmmam primorvm terminorvm progressionis arithmeticae vel geometricae determinare, eaqve ad problemata solvenda adhibere.
- Per indvctionem fortem et per principivm bonae ordinationis demonstrare, vtrvmqve ex principio indvctionis dedvcere et exponere qvibvs factis additis bona ordinatio indvctionem restitvere sinat.
Notatio svmmationis
In lectione de axiomatibvs Peani svmmae mvltorvm terminorvm apparvervnt qvi regvlam seqvvntvr, vt . Pvncta svspensionis lectori mvnvs eivs regvlae divinandae committvnt; notatio svmmationis eam declarat. Si nvmeri svnt, cvm , scribitvr
et legitvr «svmma terminorvm pro a ad ». Littera est index svmmae; et svnt eivs termini inferior et svperior, et est terminvs generalis. Svmma terminos habet. Index est variabilis mvta: valor svmmae non pendet a littera qva nominatvr, ita vt et idem nvmervs sint. Index nvmeros natvrales percvrrit; termini avtem nvmeri alivs generis esse possvnt. In hac lectione apparent, praeter nvmeros natvrales, nvmeri integri cvm svis negativis et fractiones, qvos pars seqvens constrvit: hic anticipantvr, et eorvm solae regvlae elementares calcvli et ordinis adhibentvr (commvtativitas, associativitas, distribvtivitas, regvlae signorvm, svbtractio et divisio per nvmervm non nvllvm). Proprietates svmmationis qvae seqvvntvr his regvlis demonstrantvr, ideoqve pro terminis cvivsvis horvm genervm valent.
Sicvt additio, mvltiplicatio et potentia in lectione de operationibvs nvmerorvm natvralivm, svmmatio definitionem recvrsivam admittit qvae pvnctis svspensionis caret: svmma vnivs termini est ipse terminvs, et vt terminvs addatvr, ad svmmam priorem additvr.
Haec definitio a incipit, cvm theorema recvrsionis, vt envntiatvm est, fvnctiones a definiat. Satis tamen est indicem transferre: pro svmma vsqve ad definitvr svmma primorvm terminorvm a incipiens. Cvm valore initiali et regvla , theorema recvrsionis vnicam fvnctionem ex in nvmeros praebet talem vt et pro omni nvmero natvrali . Pro svmma vsqve ad tvm definitvr vt valor fvnctionis in nvmero terminorvm eivs, , qvi nvmervs natvralis est qvia :
Cvm obtinetvr , et cvm , qvia , aeqvalitas est ipsa secvnda regvla definitionis. Vnde definitio recvrsiva a incipiens vnicam svmmam pro qvoqve determinat, et si , congrvit cvm ea qvam theorema recvrsionis directe praebet, qvia tvm .
Hac notatione, formvla per indvctionem demonstrata in lectione de axiomatibvs Peani, scilicet svmmae primorvm nvmerorvm natvralivm, sic scribitvr:
Svmma qvadratorvm, , proxime seqvitvr, et haec lectio non solvm eam confirmabit: sectio de svmmis telescopicis eam dedvcit non privs cognitam.
Indvctiones in terminvm svperiorem svmmae a termino inferiore incipivnt, qvi non necessario est . Principivm tamen indvctionis axiomatvm Peani a incipit; vt ab alio nvmero natvrali incipiatvr, lemmate seqventi opvs est.
Sit nvmervs natvralis. Si proprietas pro valet et, posito eam pro qvolibet nvmero natvrali valere, etiam pro valet, tvm ea proprietas pro omnibvs nvmeris natvralibvs valet. Consilivm est nvmeros natvrales a denvo nvmerare, vt ad principivm indvctionis ordinarivm redeatvr. Adhibentvr lemma lectionis de operationibvs nvmerorvm natvralivm, secvndvm qvod omnis nvmervs natvralis a diversvs svccessor est, et monotonia additionis. In figvra, et : svb qvoqve nvmero natvrali a novvs eivs nvmervs apparet.
Demonstratio
Si , est ipsvm principivm indvctionis. Sin minvs, pro aliqvo nvmero natvrali , et proprietatem consideramvs qvae pro affirmat.
Proprietas pro valet, qvia est .
Si valet, qvia , per monotoniam additionis est , et gradvs datvs ad adhibetvr: valet.
Per principivm indvctionis, pro omni valet. Omnis formam habet: si , cvm , et si , cvm .
Proprietates svmmationis
Ex definitione recvrsiva, per indvctionem in terminvm svperiorem, proprietates seqventes dedvcvntvr, qvae pro terminis qvibvslibet et et pro qvolibet nvmero valent:
- Linearitas: et . Praesertim, constantem vicibvs addere idem est atqve eam per mvltiplicare: .
- Decompositio: si , tvm .
- Translatio indicis: pro omni nvmero natvrali , .
- Inversio ordinis: .
Pro terminis qvibvslibet et et pro qvolibet nvmero , svmmatio linearis est, in dvas svmmas consecvtivas decomponitvr, translationem indicis et inversionem ordinis admittit, sicvt in elencho svperiore dictvm est. Qvaeqve proprietas per indvctionem in terminvm svperiorem demonstratvr, qvae a termino inferiore incipit beneficio lemmatis svperioris. Solae adhibentvr definitio recvrsiva et proprietates additionis et mvltiplicationis; inversio praeterea decompositione et translatione nititvr.
Demonstratio
Linearitas. Pro , ambo latera valent. Si pro valet, adhibentvr definitio recvrsiva, hypothesis indvctionis et associativitas et commvtativitas additionis. Eodem modo, distribvtivitate adhibita, ostenditvr , et , qvia .
Decompositio, fixo, per indvctionem in a incipientem. Pro est ipsa definitio recvrsiva, qvia svmma vnivs termini est ipse terminvs.
Si decompositio pro valet, terminvs vtriqve lateri additvr et definitio recvrsiva ad qvamqve svmmam adhibetvr.
Translatio. Pro , ambo latera valent. Si pro valet, qvia terminvs svperior est , adhibentvr definitio recvrsiva et hypothesis indvctionis.
Inversio, per indvctionem in . Pro , ambo latera valent. Si pro valet, primvs terminvs svmmae inversae terminorvm per decompositionem separatvr, et index vno transfertvr, cvm .
Per hypothesim indvctionis, svmma vltima valet; per commvtativitatem et definitionem recvrsivam, inversio pro obtinetvr.
Linearitas sinit svmmam implicatam ad svmmas notas redvcere. Dvae vltimae proprietates svnt mvtationes variabilis: translatio svbstitvit et eosdem terminos alia nvmeratione percvrrit, et inversio svbstitvit eosqve ab vltimo ad primvm percvrrit. Svmmatio tamen non eodem modo cvm prodvcto se gerit: svmma prodvctorvm non est prodvctvm svmmarvm. Satis est exemplvm cvm dvobvs terminis et :
Demonstrare svmmam primorvm nvmerorvm imparivm esse . Linearitas svmmam ad dvas alias iam notas redvcit, nvlla nova indvctione opvs.
Demonstratio
Impar qvi locvm obtinet est : primvs est , secvndvs et is qvi locvm obtinet est . Svmma qvaesita sic scribitvr.
Per linearitatem, svmma in dvas separatvr: dvplvm svmmae nvmerorvm , minvs svmma vnitatvm.
Prima svmma est svmma primorvm nvmerorvm natvralivm, , et factor eivs denominatorem tollit; secvnda vicibvs nvmervm addit.
Prodvctvm evolvimvs; termini et se invicem tollvnt.
Figvra cavsam ostendit: qvisqve impar est differentia dvorvm qvadratorvm consecvtivorvm, gnomon qvi qvadratvm lateris in qvadratvm lateris convertit.
Argvmentvm oneratvr…