视频字幕
等差数列是相邻两项的差为常数的数列。一般形式为a₁, a₁+d, a₁+2d等,通项公式是aₙ等于a₁加上n减1倍的d。例如数列2, 5, 8, 11, 14,首项a₁等于2,公差d等于3,每相邻两项都相差3。
现在我们面临一个问题:如何计算等差数列前n项的和?用Sₙ表示前n项和。以数列2, 5, 8, 11, 14为例,直接相加得到S₅等于40。但是当项数很多时,直接相加就变得繁琐且容易出错,因此我们需要寻找更高效的通用公式。
倒序相加法是推导等差数列求和公式的经典方法。首先写出正序求和:Sₙ等于a₁加a₁加d加到aₙ。然后写出倒序求和:Sₙ等于aₙ加aₙ减d加到a₁。将两式相加,观察发现每对对应项的和都等于a₁加aₙ,共有n对,所以2Sₙ等于n倍的a₁加aₙ,最终得到Sₙ等于n倍a₁加aₙ除以2。
基本公式Sₙ等于n倍a₁加aₙ除以2可以进行变形。利用aₙ等于a₁加n减1倍d,代入得到另一种形式:Sₙ等于na₁加n倍n减1倍d除以2。第一种公式适合已知首项和末项的情况,第二种适合已知首项和公差。用数列2, 5, 8, 11, 14验证,两种方法都得到S₅等于40,结果一致。
现在通过一个综合例题来巩固求和公式的应用。已知等差数列首项为3,公差为4,求前10项的和。由于已知首项和公差,选择第二种公式。代入计算得S₁₀等于30加180等于210。用第一种公式验证:先求末项a₁₀等于39,然后S₁₀等于10倍3加39除以2,同样得到210。两种方法结果一致,说明我们的等差数列求和公式推导是正确的。