等比数列所有公式(等差数列与等比数列公式)

高中生你应该具备的数学思维:用等比数列看新冠病毒的变化!

在这个春天,经过两个多月的举国抗疫,国内病例每日新增数已控制在较低水平,累计确诊数也趋于稳定了。这无疑不是个可喜的消息!

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*选自《从全国驰援到有序撤离,这条时间轴记录下中国为什么能做到》——中华网

想当初形式严峻时,全国老百姓们宅家每天最关心的就是:病毒传播导致新增、致病等相关数据,期待着拐点能早日到来。

大家都知道累计病例的“拐点”是疫情变好的重要标志,那么,具体什么是拐点呢?

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拐点(inflection point)
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原本是数学名词,拐点在数学上指改变曲线向上或向下方向的点,直观地说拐点是使切线穿越曲线的点(即曲线的凹凸分界点)。

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早在2月初,钟南山院士就曾预测,拐点是2月中旬或下旬。

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实际上,拐点也如期而至。

那么问题来了,钟南山院士团队是通过什么进行准确预测的呢?那必定是高度拟合的数学模型,我们不知道这个具体的数学模型长什么样,但老师可以用高中数学中的数列模型大致模拟一下哟。

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解题开始

如果把每个感染病毒的患者平均传染的人数设为

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(相当于传染系数),每日新增确诊数构成数列

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。则数列

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可以近似看成以

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为公比的等比数列

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01

等比数列通项

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=每日新增确诊数

若首项(第一天的确诊数)

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,公比(每个病人的传染力)

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,由等比数列通项公式可知,

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,如图所示:

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新增确诊病例呈指数级增加!

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02

若增到15000例时,通过医护人员的努力和全国人民的居家隔离,每个病人的传染力

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降为0.5,通项公式为:

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,如图所示:

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新增确诊病例渐渐减少并最终趋于零。

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03

等比数列

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前项和

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=累计确诊数

若首项(第一天的确诊数)

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,公比(每个病人的传染力)

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,由等比数列求和公式可知,

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,如图所示:

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新增确诊病例呈指数级增加!

若增到60000例时,通过医护人员的努力和全国人民的居家隔离,每个病人的传染力

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降为0.5,通项公式为:

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,如图所示:

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实际上,因为各种因素影响,公比(每个病人的平均传染力)

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一直处于连续动态的变化中。

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每减少的一点,背后都是国家和抗疫前线医护人员的巨大付出。

而拐点,就是

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的那天。

数学模型是完美的,而现实总是有各种或美好或骇人的变数,所以,模拟的新增确诊曲线如下

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实际上的新增确诊曲线如下

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模拟的累计确诊数曲线如下

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实际上的累计确诊曲线如下

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数学是强大的工具,希望各位同学都能努力学好数学,将来把数学更好地为自己所用,为人类社会所用。但数学不是万能的,毕竟,失去的不是数字,是生命……所以我们更应该铭记不仅要敬畏数学,更有敬畏生命。

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