Arithmetische Reihen höherer Ordnung.
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Es gibt jedoch Reihen, bei denen sie einen Abschluß dadurch
findet, daß man nach r-maligem Differenzenprozeß zu einer Reihe
von gleichen Gliedern kommt; denn dann bestände die nächste und
jede weitere Differenzenreihe aus Nullen. Eine so geartete Reihe be
zeichnet man als arithmetische Beihe r-ter Ordnung. Die als arithme-
tiche Reihe schlechtweg bezeichnete Zahlenfolge ist eine arithmetische
Reihe erster Ordnung.
II. Stellt man aus (1) die Reihe
au Q , au x , au 2 , • • • au n (4)
her und wendet auf sie Differenzbildung an, so wird
zlau i = au i+1 — au { = a(u i + l — ui) = aAu i ; (5)
dieses Verhalten überträgt sich auf die höheren Differenzen, so daß auch
A r au i = aA r u^ (6)
war also (1) eine arithmetische Reihe r-ter Ordnung, so ist es (4)
auch.
III. Sind ferner die Glieder von (1) Aggregate von der Form
au t + hv i + cw t ff ,
so wird
A {au { +bv { +av i +•■•) = + hv M + cw i+1 4 (a u t +bv { +c w t +• • •)
— a A u^ -f- h A -j- c A w■ -f- • • •; (4)
auch dieses Gesetz überträgt sich auf die höheren Differenzen, indem
A r (au i + bv i 4- cw { +•••) = aA r u i -f bA r v i + cA r iv i + • • • (8)
wird. Sind u if v i} iv v • • • (i = 0, 1, 2, • • •) arithmetische Reihen von
der Ordnung r, r—1, r — 2, • • • beziehungsweise, so ist die aus den
Aggregaten au i -\-bv i -\-cw i -f-• • • gebildete Reihe ebenfalls eine arith
metische, und zwar von der Ordnung r.
IV. Die r-ten Potenzen der natürlichen Zahlen bilden eine arith
metische Beihe r-ter Ordnung.
Die Richtigkeit des Satzes ergibt sich durch folgende Induktion.
Es ist
An 2 = (n + l) 2 — n 2 = 2 n + 1
A 2 n 2 = 2(n + 1)+ 1 — (2n + 1) = 1 • 2, (9)
also konstant, daher l 2 , 2 2 , 3 2 , ■ • • eine arithmetische Reihe 2. Ord
nung; weiter
An d = (n + l) 3 — n s = 3 n 2 -f dn -f 1,
folglich unter Benutzung von (6), (8) und (9):
A 3 n s = 3A 2 n 2 + 3 A 2 n -f A 2 1 = 1 • 2 • 3,
(10)