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等差数列

王朝百科·作者佚名  2009-11-02
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一、 等差数列有关概念等差数列

如果一个数列从第二项起,每一项与它的前一项的差等于同一个常数,这个数列就叫做等差数列,这个常数叫做等差数列的公差,公差常用字母d表示。

通项公式

等差数列的通项公式为:an=a1+(n-1)d (1)

前n项和公式

前n项和公式为:Sn=na1+n(n-1)d/2或Sn=n(a1+an)/2 (2)

以上n均属于正整数。

推论

1.从(1)式可以看出,an是n的一次函数(d≠0)或常数函数(d=0),(n,an)排在一条直线上,由(2)式知,Sn是n的二次函数(d≠0)或一次函数(d=0,a1≠0),且常数项为0。

2. 从等差数列的定义、通项公式,前n项和公式还可推出:a1+an=a2+an-1=a3+an-2=…=ak+an-k+1,k∈{1,2,…,n}

3.若m,n,p,q∈N*,且m+n=p+q,则有am+an=ap+aq,Sm-1=(2n-1)an,S2n+1=(2n+1)an+1,Sk,S2k-Sk,S3k-S2k,…,Snk-S(n-1)k…或等差数列,等等。

若m+n=2p,则am+an=2ap

4.其他推论

和=(首项+末项)×项数÷2

项数=(末项-首项)÷公差+1

首项=2和÷项数-末项

末项=2和÷项数-首项

末项=首项+(项数-1)×公差

推论3证明

若m,n,p,q∈N*,且m+n=p+q,则有若m,n,p,q∈N*,且m+n=p+q,则有am+an=ap+aq

如am+an=a1+(m-1)d+a1+(n-1)d

=2a1+(m+n-2)d

同理得,

ap+aq=2a1+(p+q-2)d

又因为

m+n=p+q ;

a1,d均为常数

所以

若m,n,p,q∈N*,且m+n=p+q,则有am+an=ap+aq

注:1.常数列不一定成立

2.m,p,q,n大于等于自然数

等差中项

在等差数列中,等差中项:一般设为Ar,Am+An=2Ar,所以Ar为Am,An的等差中项,且为数列的平均数。

且任意两项am,an的关系为:an=am+(n-m)d

它可以看作等差数列广义的通项公式。

二、等差数列的应用:日常生活中,人们常常用到等差数列如:在给各种产品的尺寸划分级别

时,当其中的最大尺寸与最小尺寸相差不大时,常按等差数列进行分级。

若为等差数列,且有an=m,am=n.则a(m+n)=0。

其实,中国古代南北朝的张丘建早已在《张丘建算经》提到等差数列了:

今有女子不善织布,逐日所织的布以同数递减,初日织五尺,末一日织一尺,计织三十日,问共织几何?

书中的解法是:并初、末日织布数,半之,余以乘织讫日数,即得。这相当于给出了Sn=(a1+an)/2×n的求和公式

三、等差数列的基本性质⑴公差为d的等差数列,各项同加一数所得数列仍是等差数列,其公差仍为d.

⑵公差为d的等差数列,各项同乘以常数k所得数列仍是等差数列,其公差为kd.

⑶若{an}{bn}为等差数列,则{ an ±bn }与{kan +bn}(k、b为非零常数)也是等差数列.

⑷对任何m、n ,在等差数列中有:an = am + (n-m)d(m、n∈N+),特别地,当m = 1时,便得等差数列的通项公式,此式较等差数列的通项公式更具有一般性.

⑸、一般地,当m+n=p+q(m,n,p,q∈N+)时,am+an=ap+aq.

⑹公差为d的等差数列,从中取出等距离的项,构成一个新数列,此数列仍是等差数列,其公差为kd( k为取出项数之差).

(7)下表成等差数列且公差为m的项ak.ak+m.ak+2m.....(k,m∈N+)组成公差为md的等差数列。

⑻在等差数列中,从第一项起,每一项(有穷数列末项除外)都是它前后两项的等差中项.

⑼当公差d>0时,等差数列中的数随项数的增大而增大;当d<0时,等差数列中的数随项数的减少而减小;d=0时,等差数列中的数等于一个常数.

四、等差数列前n项和公式S 的基本性质⑴数列为等差数列的充要条件是:数列的前n项和S 可以写成S = an^2 + bn的形式(其中a、b为常数).

⑵在等差数列中,当项数为2n (n N )时,S -S = nd, = ;当项数为(2n-1) (n )时,S -S = a , = .

⑶若数列为等差数列,则S ,S -S ,S -S ,…仍然成等差数列,公差为 .

⑷若两个等差数列、的前n项和分别是S 、T (n为奇数),则 = .

⑸在等差数列中,S = a,S = b (n>m),则S = (a-b).

⑹等差数列中, 是n的一次函数,且点(n, )均在直线y = x + (a - )上.

⑺记等差数列的前n项和为S .①若a >0,公差d<0,则当a ≥0且a ≤0时,S 最大;②若a <0 ,公差d>0,则当a ≤0且a ≥0时,S 最小.

五、等差数列小故事高斯是德国数学家、天文学家和物理学家,被誉为历史上伟大的数学家之一,和阿基米德、牛顿并列,同享盛名。

高斯1777年4月30日生于不伦瑞克的一个工匠家庭,1855年2月23日卒于格丁根。幼时家境贫困,但聪敏异常,受一贵族资助才进学校受教育。1795~1798年在格丁根大学学习1798年转入黑尔姆施泰特大学,翌年因证明代数基本定理获博士学位。从1807年起担任格丁根大学教授兼格丁根天文台台长直至逝世。

高斯7岁那年,父亲送他进了耶卡捷林宁国民小学,读书不久,高斯在数学上就显露出了常人难以比较的天赋,最能证明这一点的是高斯十岁那年,教师彪特耐尔布置了一道很繁杂的计算题,要求学生把1到 100的所有整数加起来,教师刚叙述完题目,高斯即刻把写着答案的小石板交了上去。彪特耐尔起初并不在意这一举动,心想这个小家伙又在捣乱,但当他发现全班唯一正确的答案属于高斯时,才大吃一惊。而更使人吃惊的是高斯的算法,他发现:第一个数加最后一个数是101,第二个数加倒数第二个数的和也是101,……共有50对这样的数,用101乘以50得到5050。这种算法是教师未曾教过的计算等级数的方法,高斯的才华使彪特耐尔十分激动,下课后特地向校长汇报,并声称自己已经没有什么可教高斯的了。

六、等差数列的特殊性质在有穷等差数列中,与首末两项距离相等的两项和相等。并且等于首末两项之和;特别的,若项数为奇数,还等于中间项的2倍,

即,a1+an=a2+an-1=a3+an-2=···=2a中

例:

数列:1,3,5,7,9,11中

a1+a6=12 ; a2+a5=12 ; a3+a4=12 ; 即,在有穷等差数列中,与首末两项距离相等的两项和相等。并且等于首末两项之和。

数列:1,3,5,7,9中

a1+a5=10 ; a2+a4=10 ; a3=5=a1+a5=a2+a4=10 ; 即,若项数为奇数,还等于中间项的2倍,

另见,等差中项

 
 
 
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