初項って何?数列の「最初の数」を完全マスターする方法

数学

「初項」という言葉を聞いて、「なんだか難しそう…」と感じていませんか?

でも実は、**初項は数列の「一番最初の数」**というシンプルな意味なんです。

階段の一段目、マラソンのスタート地点、物語の第一章…すべての始まりがあるように、数列にも「始まりの数」があります。それが初項です。

今回は、この初項について、身近な例を使いながら丁寧に解説していきます。

読み終わる頃には、「初項って意外と簡単じゃん!」と思えるはずです。テストや受験でも頻出の重要ポイントなので、しっかりマスターしていきましょう!


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初項の基本:まずはここから理解しよう

初項とは何か?

初項(しょこう)の定義

数列において、一番最初に出てくる数のことを初項といいます。

記号では「a₁」(エーワン)と書くことが多いんです。

身近な例で考えてみよう

例1:階段を上る

1段目 → 2段目 → 3段目 → 4段目 → ...

この場合、初項は「1」です。

例2:お小遣いの貯金

100円 → 200円 → 300円 → 400円 → ...

この場合、初項は「100」です。

例3:バスケの得点

3点 → 6点 → 9点 → 12点 → ...

この場合、初項は「3」です。

どの例でも、一番最初の数が初項になっているのが分かりますね!

なぜ初項が大切なの?

初項は数列の「基準点」になります。

建物でいえば「1階」、カレンダーでいえば「1日」のような存在です。

初項が分かると:

  • 数列全体のパターンが見える
  • n番目の数を計算できる
  • 数列の合計(和)を求められる

等差数列での初項:規則正しく増える数列

等差数列って何?

等差数列とは、隣り合う数の差が一定の数列のことです。

「等しい差」で増えていくから「等差」数列というわけですね。

等差数列の初項を見つけよう

例題1:基本パターン

2, 5, 8, 11, 14, ...

解き方

  1. 一番最初の数を見る → 2
  2. これが初項! → a₁ = 2

隣り合う数の差(公差)は3ずつ増えています。

例題2:マイナスから始まる場合

-10, -6, -2, 2, 6, ...

解き方

  1. 一番最初の数を見る → -10
  2. これが初項! → a₁ = -10

マイナスでも考え方は同じです!

初項を使った公式

等差数列の一般項の公式

n番目の数 = 初項 + (n-1) × 公差
aₙ = a₁ + (n-1)d

実例で確認

初項が3、公差が4の数列で、5番目の数は?

a₅ = 3 + (5-1) × 4
   = 3 + 4 × 4
   = 3 + 16
   = 19

実際の数列:3, 7, 11, 15, 19, …

ピッタリ合いましたね!


等比数列での初項:倍々で増える数列

等比数列って何?

等比数列とは、隣り合う数の比が一定の数列のことです。

掛け算で増えていく数列といえば分かりやすいでしょう。

等比数列の初項を見つけよう

例題1:2倍ずつ増える

3, 6, 12, 24, 48, ...

解き方

  1. 一番最初の数を見る → 3
  2. これが初項! → a₁ = 3

各項は2倍ずつ(公比2)増えています。

例題2:分数になる場合

100, 50, 25, 12.5, ...

解き方

  1. 一番最初の数を見る → 100
  2. これが初項! → a₁ = 100

各項は1/2倍ずつ(公比1/2)になっています。

初項を使った公式

等比数列の一般項の公式

n番目の数 = 初項 × 公比^(n-1)
aₙ = a₁ × r^(n-1)

実例で確認

初項が2、公比が3の数列で、4番目の数は?

a₄ = 2 × 3^(4-1)
   = 2 × 3³
   = 2 × 27
   = 54

実際の数列:2, 6, 18, 54, …

これも見事に一致しました!


初項の求め方:逆算テクニック

途中の項から初項を求める

問題:ある等差数列の3番目が11、5番目が19のとき、初項は?

解き方

  1. 3番目から5番目まで2つ進むと、11→19で8増える
  2. 1つ進むごとに4増える(公差d = 4)
  3. 3番目が11なので、逆算すると:
    • 2番目:11 – 4 = 7
    • 1番目:7 – 4 = 3
  4. 初項は3!

検証 3, 7, 11, 15, 19, … ✓

和から初項を求める

問題:初項から5番目までの和が55で、公差が3の等差数列の初項は?

解き方

等差数列の和の公式:

和 = 項数 × (初項 + 末項) ÷ 2
  1. 末項 = 初項 + (5-1) × 3 = 初項 + 12
  2. 55 = 5 × (初項 + 初項 + 12) ÷ 2
  3. 55 = 5 × (2×初項 + 12) ÷ 2
  4. 110 = 5 × (2×初項 + 12)
  5. 22 = 2×初項 + 12
  6. 初項 = 5

答え:初項は5


初項に関するよくある間違い

間違い1:0番目と勘違い

よくある誤解

数列:10, 20, 30, ...

「初項は0」と答えてしまう

正解 初項は見えている最初の数「10」です。

0番目という概念は通常使いません。

間違い2:インデックスの混乱

プログラミング経験者の落とし穴

プログラミングでは配列が0から始まりますが、数学の数列は1から始まります。

  • プログラミング:a[0], a[1], a[2], …
  • 数学の数列:a₁, a₂, a₃, …

間違い3:項数と初項の混同

間違えやすい問題 「1から100までの自然数の和」

  • 初項:1(最初の数)
  • 項数:100(全部で100個)
  • 末項:100(最後の数)

これらを区別することが大切です!


初項が活躍する実生活の例

貯金計画

毎月の積立貯金

初月に10,000円、毎月1,000円ずつ増やす場合:

  • 初項:10,000円
  • 公差:1,000円
  • 12ヶ月目:10,000 + (12-1) × 1,000 = 21,000円

ローンの返済

住宅ローンの元金返済

最初の返済額が50,000円で、毎月100円ずつ増える場合:

  • 初項:50,000円
  • 公差:100円
  • 返済計画が立てやすくなる

成長の記録

子どもの身長記録

10歳で130cm、毎年5cmずつ成長する場合:

  • 初項:130cm
  • 公差:5cm
  • 15歳の予想身長:130 + (6-1) × 5 = 155cm

応用問題にチャレンジ!

問題1:階差数列の初項

階差数列とは?

数列の隣り合う項の差を並べた新しい数列のことです。

問題

元の数列:2, 5, 10, 17, 26, ...
階差数列:?, ?, ?, ?, ...

解答

  • 5-2 = 3
  • 10-5 = 5
  • 17-10 = 7
  • 26-17 = 9

階差数列:3, 5, 7, 9, … 階差数列の初項は3です!

問題2:フィボナッチ数列

フィボナッチ数列の特徴

1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, ...

前の2つの数を足すと次の数になる数列です。

  • 初項:1
  • 第2項:1
  • この2つの初期値から全体が決まる

問題3:複利計算

年利5%の複利で100万円を預けた場合

  • 初項(元金):100万円
  • 公比:1.05
  • n年後:100 × 1.05^(n-1)万円

テストに出る!初項の重要ポイント

覚えておくべき公式集

等差数列

  • 一般項:aₙ = a₁ + (n-1)d
  • 和:Sₙ = n(a₁ + aₙ)/2

等比数列

  • 一般項:aₙ = a₁ × r^(n-1)
  • 和:Sₙ = a₁(1-r^n)/(1-r) ※r≠1

初項を求める問題のパターン

  1. 直接与えられる:そのまま読み取る
  2. 途中の項から逆算:公差・公比を使って戻る
  3. 和から逆算:和の公式を使って求める
  4. 条件から推測:複数の条件を組み合わせる

間違えやすいポイント

  • 初項は必ず1番目(0番目ではない)
  • マイナスの初項もある
  • 分数・小数の初項もある
  • 初項が0の場合もある

よくある質問と回答

Q1. 初項が2つある数列ってあるの?

A. いいえ、初項は必ず1つです。

ただし、漸化式(ぜんかしき)で定義される数列では、初期条件として複数の値を指定することがあります。

Q2. 初項が分からない数列は解けない?

A. 他の情報があれば解けます!

例えば:

  • 2番目と3番目が分かれば初項を逆算できる
  • 和と項数が分かれば初項を計算できる

Q3. 無限数列にも初項はある?

A. はい、あります!

無限に続く数列でも、始まりの数(初項)は存在します。

終わりがないだけで、始まりはあるんです。


まとめ:初項は数列の出発点!

今回は、数列の初項について詳しく解説しました。

押さえておきたいポイント

📌 初項の基本

  • 数列の一番最初の数
  • 記号は a₁
  • すべての数列計算の基準点

📌 初項の見つけ方

  • 与えられた数列の最初を見る
  • 途中の項から逆算する
  • 和や条件から計算する

📌 初項を使った計算

  • 等差数列:aₙ = a₁ + (n-1)d
  • 等比数列:aₙ = a₁ × r^(n-1)
  • どちらも初項が計算の要

📌 実生活での応用

  • 貯金計画の立案
  • ローン返済の計算
  • 成長や変化の予測

初項は「たった一つの数」ですが、数列全体を決める大切な要素です。

マラソンもスタート地点が決まらないと走れないように、数列も初項が決まらないと先に進めません。

この記事で初項の重要性と使い方を理解できたら、ぜひ実際の問題で練習してみてください。

数列の問題が「なんだ、簡単じゃん!」と思えるようになるはずです!

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