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
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。