等差数列求和公式推导

时间:2025-02-14 12:19:59 单机游戏

等差数列求和公式的推导可以通过以下步骤进行:

倒序相加法

设等差数列的首项为 \(a_1\),公差为 \(d\),项数为 \(n\)。

将数列中的每一项倒序排列,得到:\(a_n, a_{n-1}, \dots, a_2, a_1\)。

原等差数列的每一项 \(a_k\) 与逆序排列的每一项 \(a_{n-k+1}\) 之和都为 \((a_k + a_{n-k+1})\)。

因此,原等差数列前 \(n\) 项和可以表示为:

\[

S_n = (a_1 + a_n) + (a_1 + a_{n-1}) + \cdots + (a_1 + a_2) + a_1

\]

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 = \frac{n(a_1 + a_n)}{2}

\]

利用通项公式

根据等差数列的通项公式 \(a_n = a_1 + (n-1)d\),将 \(a_n\) 替换为 \(a_1 + (n-1)d\):

\[

S_n = \frac{n(a_1 + a_1 + (n-1)d)}{2}

\]

简化得到:

\[

S_n = \frac{n(2a_1 + (n-1)d)}{2}

\]

进一步简化:

\[

S_n = n \left( a_1 + \frac{(n-1)d}{2} \right)

\]

最终得到等差数列求和公式:

\[

S_n = \frac{n}{2} (2a_1 + (n-1)d)

\]

也可以写成:

\[

S_n = \frac{n}{2} (a_1 + a_n)

\]

通过以上推导过程,我们得到了等差数列的求和公式:

\[

S_n = \frac{n}{2} (a_1 + a_n)

\]

或者

\[

S_n = n \left( a_1 + \frac{(n-1)d}{2} \right)

\]

这两个公式都可以用来计算等差数列的前 \(n\) 项和。