Волшебный двурог

Илюша внимательно посмотрел на нее и уверенно произнес:

— Сумма членов арифметической прогрессии равняется половине произведения числа членов на сумму первого и последнего членов.

Счетовод Числочленов немедленно с большой поспешностью соскочил вниз и стал засовывать свою черту в карман, страшно гремя костяшками счетов, которые он боялся выпустить из рук. Карлики крикнули все хором:

— Мы все друзья и слуги ВОЛШЕБНОГО ДВУРОГА!

И тотчас же все исчезло, будто вовсе не бывало.

— Ясно? — спросил его с улыбкой Радикс.

— Ясно, — ответил Илюша.

Но в это время снова раздались многочисленные шаги, и появилась новая толпа маленьких пузатеньких человечков, однако эти вели себя гораздо более важно и церемонно, чем первые. Изумительное равнодушие и важность были написаны на их толстеньких сморщенных личиках. Из толпы отделился тощий, длинный человечек в высоком цилиндре, за ленту которого была засунута буква q. Он подошел к Илюше, кивнул и показал двумя длинными пальцами на букву q на своем цилиндре. «Наверно, это знаменатель прогрессии!» — подумал Илюша, решив, что это к ним явилась геометрическая прогрессия в полном составе. Человечек с буквой q посмотрел на него и немедленно кивнул, точно он услыхал, что подумал Илюша. Человечки неторопливо стали в ряд. На их жилетках появились сперва буквы, точь-в-точь такие же, какие были у карликов; a₁, a₂, a₃ и так далее до a_n. А затем буквы исчезли и появились цифры: 3, 6, 12, 24, 48, 96, 192.

Долговязый человечек Знаменатель вытащил из-за ленты своего цилиндра букву q, что-то к ней приладил и опять вставил за ленту, где теперь появилось:

q = 2.

«Знаменатель равен двум!» — подумал Илюша.

Потом человечек достал из своих необъятных карманов две скобки, поставил их с обеих сторон прогрессии, а между человечками поставил по плюсу. Затем подошел к первому члену

— 192 —

прогрессии, без труда приподнял его и понес за скобки. Но маленький человечек сопротивлялся и вырывался из рук. По-видимому, что-то было не по правилам. Человечки в скобках тоже волновались.

Тогда Знаменатель пожал плечами и отпустил человечка с надписью «3», и тот побежал вдоль ряда. На его месте появился другой — худой, с надписью «1», и каждый из членов прогрессии, мимо которого он пробегал, моментально сменялся другим, так что, когда человечек, запыхавшись, закончил свои бег и стал рядом, вне скобок, получилось:

3 · (1 + 2 + 4 + 8 + 16 + 32 + 64).

«Ага! — подумал Илюша. — Значит, он их все сложил, а первый член вынес за скобку».

Человечек Знаменатель утвердительно кивнул Илюше.

Мальчик подумал, что этот безмолвный учитель, который обладает столь тонким слухом, что слышит даже и то, чего ты не произносил, — довольно интересная новость!

Тут же цифры на жилетках человечков заменились буквами:

a₁(1 + q¹ + q² + q³ + q⁴ + q⁵ + q⁶ + … + q^{n– 2} + q^{n– 1}).

«Правильно! — решил про себя Илюша. — Просто он заменил цифры алгебраическими обозначениями. Тут в конце стоят q^{n– 2} и q^{n– 1} — в том смысле, что прогрессию по тому же правилу можно тянуть вправо до любого члена. А почему членов у нас n, а старший показатель q не n, а (n– 1)? Ах да! Ведь впереди есть еще единица, то есть q⁰. Значит, один и еще (n– 1) — вот и выйдет опять ровно n. Ясно! Значит, в сумме всякой геометрической прогрессии Можно взять первый член за скобку, а в скобках останутся степени знаменателя».

Человечек Знаменатель глянул мельком на Илюшу и, заметив, что тот все понял, даже не счел нужным кивнуть ему.

Затем он поднял свой длиннейший указательный палец правой руки вверх, покачал им торжественно, как бы приглашая Илюшу отнестись повнимательнее к тому, что он сейчас ему покажет. После этого он взял три первых члена из скобок, поставил их перед Илюшей и снова заключил в скобки.

(1 + q + q²)

Затем Знаменатель показал Илюше на эту тройку знаков и выразил на своем лице некое недоумение, как бы приглашая

— 193 —

Илюшу объяснить: что он перед ним поставил? Илюша посмотрел на него, потом на троих человечков и ничего не мог придумать. Знаменатель недовольно нахмурился, сделал знак человечкам, и тогда первый и третий поменялись местами. Знаменатель снова сделал недоуменную мину и опять показал Илюше на тройку приятелей. Илюша посмотрел. Перед ним стояло:

(q² + q + 1)

Это было то же самое, только два члена выражения поменялись местами.

«Э! — подумал Илюша. — Да это просто неполный квадрат суммы!»

Не успел он это подумать, как вдруг откуда-то раздалось ядовитое хихиканье, и слишком хорошо ему известный голосок вездесущего Уникурсала Уникурсалыча произнес очень отчетливо:

— Ах, какой догадливый мальчик! А до того, как переставили, это, значит, не было неполным квадратом суммы? Вон как!

Илюша густо покраснел, хотел было что-то ответить, но не мог придумать ничего дельного, а человечек Знаменатель радостно закивал ему в знак согласия, немедленно вычел из самого себя единицу, залез в скобки, и перед Илюшей появилось:

(q² + q + 1) (q — 1) = ?

«Неполный квадрат суммы, — подумал Илюша, — если его умножить на разность первых степеней, будет равен разности кубов. Все ясно. Но к чему это он ведет?»

Человечек Знаменатель хитро подмигнул Илюше, как бы говоря: «Сейчас узнаешь!» — и перед мальчиком появилось:

(q² + q + 1) (q — 1) = q³ — 1.

«Ну конечно!» — подумал Илюша. Затем скобки немного раздвинулись, в них забрался еще человечек. Теперь получилось:

(q³ + q² + q + 1) (q — 1) = q⁴ — 1.

«Ишь ты! — подумал Илюша. — Как же так выходит?» Но когда он попробовал в уме перемножить скобки левой части, то убедился, что как раз так и получается. «Действительно, — подумал он, — когда я умножу q³ на q, то выйдет q⁴; когда умножу 1 на (— 1), то получится —1, а все остальное взаимно уничтожается, потому что от умножения на q всех членов,