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I. Kapitel. Die natürlichen Zahlen.
E. Zusatz. Arithmetische Reihen.
Bisweilen hat man es mit Mengen gleichartiger Objekte zu tun,
denen nicht sämtlich dieselbe Anzahl zukommt, deren Anzahlen aber
in gewisser einfacher Beziehung zueinander stehen; wir wollen hier
von Mengen sprechen, die sich in eine solche Reihenfolge bringen
lassen, daß die Anzahl jeder folgenden um den gleichen Betrag, etwa
d, größer ist als die der unmittelbar vorhergehenden, so daß, wenn
wir die den einzelnen Mengen in dieser Reihenfolge zukommenden
Anzahlen mit a lf a 2 , . . . a n bezeichnen,
a 2 = «i + d,
ctg === -{- d -f- d = ct^ -j - 2 d,
a n = a i + ( n — l)d
ist. Eine Folge derartiger Zahlen bezeichnet man als „arithme
tische Reihe“, die einzelnen Zahlen als „Glieder“ dieser Reihe.
Unter Anwendung des Hauptgesetzes der Addition, daß der Wert
einer Summe unabhängig ist von der Reihenfolge der Summanden
(Kap. I, § SB), gelingt es sofort, die der Gesamtheit der einzelnen
Mengen zukommende Anzahl, also die Summe der Glieder der arith
metischen Reihe, durch ein Produkt (d. h. durch eine Summe aus
lauter gleichen Summanden) darzustellen. Ist nämlich
s = a i + a 2 + • • • -f a v + • • • + °n-i + a n>
so ist auch
s = a n + a n-1 + • ' • + ß„+i-r 4- • * • + + «i,
folglich
^ S = ( a i + a n) + («2 + a n -1) H 1" ( a v+ a n+1-v) 4 H ( a n-1 + 0- 2 ) + («„4" «j) •
Da allgemein
a v = a + (v — 1) d
und (v = 1, 2, . . . n)
« ra+1 _ r =» + (n - v)d,
so ist a v + a n + 1 _ v = 2a (n—1) • d, also unabhängig von v. 2s ist
demnach durch eine Summe dargestellt, deren sämtliche Summanden
denselben Wert 2a + (n — 1) d haben, während die Anzahl der Sum
manden n beträgt; wir können also schreiben