德国著名数学家高斯幼年时代聪明过人,上学时,有一天老师出了一道题让同学们计算:1+2+3+4++99+100=?
老师出完题后,全班同学都在埋头计算,小高斯却很快算出答案等于5050。高斯为什么算得又快又准呢?原来小高斯通过细心观察发现:
1+100=2+99=3+98==49+52=50+51。1~100正好可以分成这样的50对数,每对数的和都相等。于是,小高斯把这道题巧算为(1100)×100÷2=5050。小高斯使用的这种求和方法,真是聪明极了,简单快捷,并且广泛地适用于“等差数列”的求和问题。若干个数排成一列称为数列,数列的第一个数(第一项)叫首项,最后一个数(最后一项)叫末项,如果一个数列从第二项起,每一项与前一项的差是一个不变的数,这样的数列叫做等差数列,这个不变的数则称为这个数列的公差。计算等差数列的和,可以用以下关系式:等差数列的和=(首项+末项)×项数÷2末项=首项+公差×(项数-1)项数=(末项-首项)÷公差+1
例1:计算下列数列的和(1)1,2,3,4,5,,100;(2)8,15,22,29,36,,71。其中(1)是首项为1,末项为100,公差为1的等差数列;(2)是首项为8,末项为71,公差为7的等差数列。由高斯的巧算方法,得到等差数列的求和公式:和(首项末项)×项数÷2
随堂小练:计算等差数列1,3,5,7,9,,99的和
例2:计算下面数列的和1+2+3++1999分析:这串加数1,2,3,,1999是等差数列,首项是1,末项是1999,共有1999个数。由等差数列求和公式可得解:原式(1+1999)×1999÷2=1999000注意:利用等差数列求和公式之前,一定要判断题目中的各个加数是否构成等差数列。
例3:计算下面数列的和11+12+13++31分析:这串加数11,12,13,,31是等差数列,首项是11,末项是31,共有3111+1=21(项)。
f解:原式(1131)×21÷2441在利用等差数列求和公式时,有时项数并不是一目了然的,这时就需要先求出项数。根据首项、末项、公差的关系,可以得到项数(末项首项)÷公差1,末项首项公差×(项数1)。
例4:计算下面数列的和3+7+11++99分析:3,7,11,,99是公差为4的等差数列,项数(99-3)÷4+1=25解:原式(3+99)×25÷2=1275
例5:求首项是25,公差是3的等差数列的前40项的和。解:末项25+3×(401)=142,和(25+142)×40÷2=3340。利用等差数列求和公式及求项数和末项的公式,也可以解决各种与等差数列求和有关的问题。
随堂小练:(1)求等差数列:1、3、5、7、9……它的第21r