等比数列求和公式推导

时间:2025-02-13 11:04:17 单机游戏

等比数列求和公式的推导可以通过以下步骤进行:

写出等比数列的前n项和

\[

S_n = a_1 + a_1 q + a_1 q^2 + \cdots + a_1 q^{n-1}

\]

其中, \(a_1\) 是首项,\(q\) 是公比。

乘以公比

\[

q S_n = a_1 q + a_1 q^2 + a_1 q^3 + \cdots + a_1 q^n

\]

两式相减

\[

S_n - q S_n = (a_1 + a_1 q + a_1 q^2 + \cdots + a_1 q^{n-1}) - (a_1 q + a_1 q^2 + a_1 q^3 + \cdots + a_1 q^n)

\]

左边:

\[

S_n - q S_n = (1 - q) S_n

\]

右边:

\[

a_1 + a_1 q + a_1 q^2 + \cdots + a_1 q^{n-1} - a_1 q - a_1 q^2 - \cdots - a_1 q^n = a_1 - a_1 q^n

\]

整理得到求和公式

\[

(1 - q) S_n = a_1 - a_1 q^n

\]

\[

S_n = \frac{a_1 (1 - q^n)}{1 - q}

\]

因此,等比数列的前n项和公式为:

\[

S_n = \frac{a_1 (1 - q^n)}{1 - q}

\]

这个公式适用于 \(q

eq 1\) 的情况。当 \(q = 1\) 时,数列变为等差数列,前n项和为:

\[

S_n = n a_1

\]

综上所述,等比数列求和公式的推导过程如下:

1. 写出前n项和 \(S_n\)。

2. 乘以公比 \(q\)。

3. 两式相减,得到 \((1 - q) S_n = a_1 - a_1 q^n\)。

4. 整理得到 \(S_n = \frac{a_1 (1 - q^n)}{1 - q}\)。