一、等差数列的初识
等差数列是数学中一种重要的数列形式,它具有独特的规律和性质,从简单的例子入手,如 1,3,5,7,9 这样的数列,相邻两项的差值恒定为 2,等差数列在各个领域都有广泛的应用,它是数学基础的重要组成部分。
在推导等差数列求和公式之前,我们先来回顾一下等差数列的基本定义,一个等差数列是指从第二项起,每一项与它的前一项的差等于同一个常数的数列,这个常数称为公差,通常用 d 表示。
等差数列求和公式推导:
设等差数列的首项为 a₁,公差为 d,项数为 n,我们可以将这个等差数列表示为 a₁,a₁ + d,a₁ + 2d,...,a₁ + (n - 1)d。
那么这个等差数列的和 Sₙ可以表示为:
Sₙ = a₁ + (a₁ + d) + (a₁ + 2d) +... + (a₁ + (n - 1)d)
将上式倒序写一遍得到:
Sₙ = (a₁ + (n - 1)d) + (a₁ + (n - 2)d) +... + a₁
将这两个式子相加得到:
2Sₙ = [2a₁ + (n - 1)d] + [2a₁ + (n - 1)d] +... + [2a₁ + (n - 1)d](共 n 个)
2Sₙ = n[2a₁ + (n - 1)d]
Sₙ = n(a₁ + (n - 1)d) / 2,这就是等差数列的求和公式。
二、等差数列求和公式的应用
等差数列求和公式在解决实际问题中有着广泛的应用,计算一堆等间隔堆放的物体的总数,或者计算一段等时间间隔内的总工作量等。
考虑一个实际例子,一个工厂每天生产的产品数量构成一个等差数列,首项为 50,公差为 10,共生产 30 天,我们可以利用求和公式快速计算出这 30 天的总产量。
等差数列求和公式推导:
在此例中,a₁ = 50,d = 10,n = 30,代入求和公式 Sₙ = n(a₁ + (n - 1)d) / 2 可得:
S₃