倒序相加求和法

前言

等差数列的前 n n n项和公式的推导方法,就是倒序相加求和法。

适用范围

①等差数列;

②更多的体现为对函数性质的考查,尤其是关于中心对称的函数,自然有对称性的数列的求和也可以;

典例剖析

【函数性质的应用】定义在 R R R上的函数满足 f ( 1 2 + x ) + f ( 1 2 − x ) = 2 f(\cfrac{1}{2}+x)+f(\cfrac{1}{2}-x)=2 f(21+x)+f(21x)=2

求值: S = f ( 1 8 ) + f ( 2 8 ) + f ( 3 8 ) + ⋯ + f ( 7 8 ) S=f(\cfrac{1}{8})+f(\cfrac{2}{8})+f(\cfrac{3}{8})+\cdots+f(\cfrac{7}{8}) S=f(81)+f(82)+f(83)++f(87)

S = f ( 1 8 ) + f ( 2 8 ) + f ( 3 8 ) + ⋯ + f ( 7 8 ) ① S=f(\cfrac{1}{8})+f(\cfrac{2}{8})+f(\cfrac{3}{8})+\cdots+f(\cfrac{7}{8})① S=f(81)+f(82)+f(83)++f(87)

S = f ( 7 8 ) + f ( 6 8 ) + f ( 5 8 ) + ⋯ + f ( 1 8 ) ② S=f(\cfrac{7}{8})+f(\cfrac{6}{8})+f(\cfrac{5}{8})+\cdots+f(\cfrac{1}{8})② S=f(87)+f(86)+f(85)++f(81)

相加,求和得到 S = 7 S=7 S=7.

【函数性质的应用】求值: S = s i n 2 1 ∘ + s i n 2 2 ∘ + s i n 2 3 ∘ + ⋯ + s i n 2 8 8 ∘ + s i n 2 8 9 ∘ S=sin^21^{\circ}+sin^22^{\circ}+sin^23^{\circ}+\cdots+sin^288^{\circ}+sin^289^{\circ} S=sin21+sin22+sin23++sin288+sin289

法1: s i n 2 1 ∘ + s i n 2 8 9 ∘ = 1 sin^21^{\circ}+sin^289^{\circ}=1 sin21+sin289=1 s i n 2 2 ∘ + s i n 2 8 8 ∘ = 1 sin^22^{\circ}+sin^288^{\circ}=1 sin22+sin288=1 ⋯ \cdots s i n 2 4 4 ∘ + s i n 2 4 6 ∘ = 1 sin^244^{\circ}+sin^246^{\circ}=1 sin244+sin246=1 s i n 2 4 5 ∘ = 1 2 sin^245^{\circ}=\cfrac{1}{2} sin245=21

故原式 S = 44 + 1 2 = 44.5 S=44+\cfrac{1}{2}=44.5 S=44+21=44.5

法2: S = s i n 2 1 ∘ + s i n 2 2 ∘ + s i n 2 3 ∘ + ⋯ + s i n 2 8 8 ∘ + s i n 2 8 9 ∘ S=sin^21^{\circ}+sin^22^{\circ}+sin^23^{\circ}+\cdots+sin^288^{\circ}+sin^289^{\circ} S=sin21+sin22+sin23++sin288+sin289①,

则有 S = s i n 2 8 9 ∘ + s i n 2 8 8 ∘ + s i n 2 8 7 ∘ + ⋯ + s i n 2 2 ∘ + s i n 2 1 ∘ S=sin^289^{\circ}+sin^288^{\circ}+sin^287^{\circ}+\cdots+sin^22^{\circ}+sin^21^{\circ} S=sin289+sin288+sin287++sin22+sin21

即有 S = c o s 2 1 ∘ + c o s 2 2 ∘ + c o s 2 3 ∘ + ⋯ + c o s 2 8 8 ∘ + c o s 2 8 9 ∘ S=cos^21^{\circ}+cos^22^{\circ}+cos^23^{\circ}+\cdots+cos^288^{\circ}+cos^289^{\circ} S=cos21

<think>好的,我现在要解决用户关于等差数列求和公式的问题。首先,用户可能是在学习数学,特别是数列部分,遇到了等差数列求和的疑问。用户可能已经知道等差数列的基本概念,但需要具体的公式来快速计算总和,或者在做题时遇到了需要应用这个公式的情况。 接下来,我需要回忆等差数列求和的相关知识。等差数列是指相邻两项的差相等的数列,这个差值叫做公差。求和公式有两种常见的表达方式,一种是首项加末项乘以项数除以二,另一种是用首项、公差和项数来表示。这两个公式其实是等价的,但适用于不同的情况。例如,当已知首项和末项时,用第一个公式更方便;而如果已知公差和项数,可能需要用第二个公式。 然后,我需要考虑用户可能的需求层次。他们可能不仅需要公式本身,还需要公式的推导过程来理解其背后的原理。或者,用户可能需要知道如何在不同情况下选择合适的公式,以及公式的应用示例。此外,用户可能还会关心公式中各个符号的含义,比如a1代表首项,d是公差,n是项数等。 在组织回答时,我应该先给出公式的基本形式,再解释每个符号的意义,确保用户能够正确理解和使用公式。然后,提供一个推导过程的简要说明,帮助用户理解为什么公式成立,这样他们在记忆时会更牢固。最后,通过具体的例子来演示如何应用公式,解决实际问题,这有助于用户将理论转化为实践。 同时,需要注意数学表达式的正确格式,使用LaTeX语,如S_n = \frac{n}{2}(a_1 + a_n)或S_n = \frac{n}{2}[2a_1 + (n-1)d],确保显示美观且准确。还要检查是否存在常见的错误,比如混淆项数和末项的计算,或者在公式应用时忽略公差的影响。 用户可能的疑问点包括:项数n的确定是否正确,特别是在给定末项的情况下如何计算项数;或者当数列的公差为负数时,公式是否仍然适用。因此,在解释中应强调这些情况,说明公式的普适性,并可能给出注意事项,比如项数必须为正整数等。 最后,总结应用步骤,帮助用户形成清晰的解题思路。例如,先确定已知条件,选择合适的公式,代入数值计算,并验证结果的合理性。这样用户在实际操作中可以按部就班,减少错误。</think>**等差数列求和公式**是解决等差数列前$n$项和的核心工具,其数学表达式分为两种形式: **基础公式** $$ S_n = \frac{n}{2}(a_1 + a_n) $$ - $S_n$:前$n$项和 - $a_1$:首项 - $a_n$:第$n$项(末项) - $n$:项数 **变形公式**(已知公差$d$时) $$ S_n = \frac{n}{2}[2a_1 + (n-1)d] $$ - $d$:公差,即$d = a_{k+1} - a_k$ --- **推导过程** 1. 正序与倒序相加: $$ S_n = a_1 + a_2 + \cdots + a_n $$ $$ S_n = a_n + a_{n-1} + \cdots + a_1 $$ 两式相加得: $$ 2S_n = n(a_1 + a_n) $$ $$ \Rightarrow S_n = \frac{n}{2}(a_1 + a_n) $$ 2. 代入通项公式$a_n = a_1 + (n-1)d$,可推导出变形公式 --- **应用示例** 已知等差数列首项$a_1=2$,公差$d=3$,求前$5$项和 **解**: 1. 计算第5项: $$ a_5 = a_1 + (5-1)d = 2 + 4 \times 3 = 14 $$ 2. 代入基础公式: $$ S_5 = \frac{5}{2}(2 + 14) = 40 $$ 或直接使用变形公式: $$ S_5 = \frac{5}{2}[2 \times 2 + 4 \times 3] = 40 $$ --- **注意事项** 1. 项数$n$必须为正整数 2. 公式适用于递增/递减数列($d \neq 0$)或常数列($d=0$) 3. 若末项未知,优先使用变形公式 **应用步骤**: ① 确定已知量(首项、公差、末项或项数) ② 选择合适的公式 ③ 代入计算并验证结果合理性
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