シグマは「ここからここまで足せ」という命令(Σ の意味と計算規則)
は「ここからここまで足せ」という命令です。ギリシャ文字のシグマで、和を表す Sum の頭文字にあたります[1]。
は下端の から上端の まで、1 ずつ動きます。動かす文字を添字、または和の変数といいます[2]。
長い足し算をひとつの記号にたたむための道具です。書く手間が減るだけでなく、公式を当てはめる形に整理できます。
記号の部品

添字に使う文字は自由です。 と は同じ値を表します。
計算規則
足し算を並べ替えたりまとめたりする規則が、そのまま の規則になります[1][2]。
定数は外に出せて、足し算と引き算は分けられる。この 2 つをまとめて線形性といいます。
掛け算では成り立ちません[2]。
で確かめると分かります。左辺は 、右辺には や が余分に現れます。
定数だけを足すときは、個数を掛けるだけです。
基本公式
高校で使う 4 つを並べます[1]。
3 番目までを覚えれば、たいていの問題は解けます。4 番目は「 の和を 2 乗したもの」と覚えると楽です。
1 から n までの和はなぜあの形か
の公式は、図を描くと一瞬で分かります。
三角形に並べた点を 2 つ用意し、片方を裏返して合わせると、縦 、横 の長方形ができます。
三角形に並ぶ点の個数なので、この値を三角数ともいいます[3]。
例題 1:1 次式の和
を求めます。
線形性で 2 つに分け、公式を当てはめます。
で検算します。左辺は 、右辺は で一致しました。
例題 2:2 次式の和
を求めます。
共通因数 でくくると計算が楽になります。
くくってから引く。この順にすると、通分のミスがぐっと減ります。
例題 3:途中から始まる和
を求めます。
下端が でないときは、 から始めた和から余分を引きます。
引くのは と の 2 項ぶんです。項数は 個で、 個ではありません。
例題 4:添字をずらす
は、書き下すと です。
添字を と置きかえれば、下端と上端も一緒にずれます[2]。
中身の添字を 増やしたぶん、上下の端を 減らす。逆向きに動く点に気をつけます。
例題 5:k と n を混同しない
を求めます。
は和の中では定数です。動くのは だけ。
を と書いてしまう誤りが多いところです。定数 を 回足すので になります。
練習問題
の値はどれですか。
はいくつですか。
公式に を入れると です。 を直接足しても同じ値になります。















2⋅2n(n+1)−n=n2+n−n=n2 です。奇数を小さいほうから足すと平方数になる、という有名な結果になります。