等差数列求和公式推导(等差数列求和公式)

等差数列求和公式推导(等差数列求和公式)

首页维修大全综合更新时间:2025-02-04 10:16:11

等差数列求和公式推导

推导过程

(1)假设公差为d的等差数列前n项和为Sn:

S n=a1+a2+a3+——·+an

(2)将数列中的每一项倒序排列,并将等差数列的规律添入:

S n=a1+(a1+d)+(a1+2d)+——·+[a1+(n-1)d]

(3)将公式中的每一项添上第一项和最后一项,然后全部除以2:

S n={a1+a1+(n-1)d}×n/2

(4)根据等差数列的通项公式,将公式中的a1和an用n和d代替:

S n={n[a1+ a1+(n-1)d]} / 2

(5)为了让公式更加通用,将a1+a1+(n-1)d的和记为2a1+(n-1)d:

S n={n[2a1+(n-1)d]} / 2

即可得到等差数列求和公式。因此,对于任意长度为n的等差数列,可以使用公式S n={n[2a1+(n-1)d]} / 2来求和。

等差数列的求和公式可以用两种方法推导得出。

方法一:

我们设等差数列的前 n 项和为 Sn,首项为 a1,公差为 d,则:

Sn = a1 + (a1+d) + (a1+2d) + ... + [a1+(n-1)d]

然后,我们计算:

Sn + Sn = [a1 + (a1+d) + (a1+2d) + ... + (a1+(n-1)d)] + [(a1+(n-1)d) + (a1+(n-2)d) + ... + (a1+d) + a1]

相邻的项相加,得到:

2Sn = [(2a1 + (n-1)d) + (2a1 + (n-1)d) + ... + (2a1 + (n-1)d)]

将等号右边的一系列项写成 n 个 2a1 + (n-1)d 的形式,则:

2Sn = n[2a1 + (n-1)d]

化简可得求和公式:

Sn = n/2 [2a1 + (n-1)d]

方法二:

递推法利用等差数列的递推关系进行推导。

首先,我们设等差数列的前 n 项和为 Sn,首项为 a1,公差为 d。假设我们已经知道了前 n-1 项的和 S(n-1),那么第 n 项的值为:

an = a1 + (n-1)d

将前 n 项的和分解为前 (n-1) 项的和与第 n 项的和,有:

Sn = S(n-1) + an

将 an 带入得:

Sn = S(n-1) + a1 + (n-1)d

接着,我们通过多次递推,将 S1 代入,得到:

Sn = na1 + (1+2+...+(n-1))d

然后,我们利用高斯公式:

1+2+...+(n-1) = n(n-1)/2

将其代入得到:

Sn = n/2 [2a1 + (n-1)d]

由此也得到了等差数列求和公式。

这两种方法各有优劣,但从中可以看到公式的本质,即等差数列前 n 项和与其首项和公差之间的关系。

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