等差数列中项求和公式

时间:2025-03-31 17:07:14 计算机

等差数列的中项求和公式是数列求和中的重要结论,适用于项数为奇数的等差数列。以下是详细说明:

一、基本公式

前n项和公式

等差数列前n项和的通用公式为:

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

其中,$a_1$ 是首项,$a_n$ 是第n项,n是项数。

公差与项数的关系

- 通项公式:$a_n = a_1 + (n-1)d$

- 项数公式:$n = \frac{a_n - a_1}{d} + 1$

- 当公差d=1时,$S_n = \frac{(a_1 + a_n) \times n}{2}$。

二、特殊性质与拓展

等差中项性质

若n为奇数,数列的中间项$a_{\frac{n+1}{2}}$满足:

$$a_{\frac{n+1}{2}} = \frac{a_1 + a_n}{2}$$

例如,数列1, 3, 5, 7, 9中,$a_3 = 5$是中间项,且$2a_3 = a_1 + a_5$。

项数与求和的关系

- 若$m+n=p+q$,则$a_m + a_n = a_p + a_q$

- 若$m+n=2p$,则$a_m + a_n = 2a_p$。

奇数项与偶数项求和

- 奇数项和:$S_{2n-1} = n \times a_n$

- 偶数项和:$S_{2n} = \frac{n}{2} \times (a_1 + a_{2n})$。

三、应用示例

例1:

求等差数列1, 3, 5, 7, 9的前5项和。- 这里$n=5$,$a_1=1$,$a_5=9$,代入公式:

$$S_5 = \frac{5}{2} \times (1 + 9) = \frac{5 \times 10}{2} = 25$$

或利用中间项:$S_5 = 5 \times a_3 = 5 \times 5 = 25$。

例2:已知$a_2=3$,$a_3+a_5=14$,求前6项和。- 由$a_3+a_5=14$,得$2a_4=14$,故$a_4=7$

公差$d=a_4-a_2=7-3=2$

首项$a_1=a_2-d=3-2=1$

代入求和公式:$S_6 = \frac{6}{2} \times (1 + 13) = 3 \times 14 = 42$。

四、注意事项

公式仅适用于项数为奇数的等差数列。若项数为偶数,需先判断是否满足$m+n=p+q$等性质再应用。- 若数列项数未知,可通过$a_n=a_1+(n-1)d$反推n。

通过以上公式与性质,可高效计算等差数列的和,并解决相关应用问题。