等比数列的求和公式推导过程如下:
等比数列的定义
等比数列是指从第二项起,每一项与它的前一项的比值等于同一个常数,这个常数叫做等比数列的公比,通常用字母 \( q \) 表示(\( q
eq 0 \))。
通项公式
等比数列的通项公式为 \( a_n = a_1 \cdot q^{(n-1)} \),其中 \( a_1 \) 是首项,\( n \) 是项数。
求和公式推导
设等比数列的前 \( n \) 项和为 \( S_n \),即 \( S_n = a_1 + a_2 + a_3 + \cdots + a_n \)。
将等比数列的每一项乘以公比 \( q \),得到 \( qS_n = a_1q + a_2q + a_3q + \cdots + a_nq \)。
将 \( qS_n \) 和 \( S_n \) 相减,得到:
\[
S_n - qS_n = a_1 - a_1q^n
\]
\[
(1 - q)S_n = a_1(1 - q^n)
\]
当 \( q
eq 1 \) 时,两边同时除以 \( 1 - q \),得到等比数列的求和公式:
\[
S_n = \frac{a_1(1 - q^n)}{1 - q}
\]
特殊情况
当 \( q = 1 \) 时,等比数列退化为等差数列,每一项都等于首项 \( a_1 \),因此求和公式为:
\[
S_n = n \cdot a_1
\]
通过以上步骤,我们推导出了等比数列的求和公式,并考虑了公比 \( q = 1 \) 的特殊情况。这个公式在处理等比数列求和问题时非常有用。