Перейти к содержанию

Сумма первых n членов арифметической прогрессии

Математика 9 класс Сложность 2/5

Начало урока

Сумма первых n членов арифметической прогрессии

1. Ключевое свойство арифметической прогрессии

Свойство: Если $p + m = k + l$ (где $p, m, k, l$ — натуральные числа), то $$a_p + a_m = a_k + a_l$$

Почему это работает? В АП с первым членом $a_1$ и разностью $d$:

$$a_p + a_m = (a_1 + (p-1)d) + (a_1 + (m-1)d) = 2a_1 + (p + m - 2)d$$

$$a_k + a_l = (a_1 + (k-1)d) + (a_1 + (l-1)d) = 2a_1 + (k + l - 2)d$$

Так как $p + m = k + l$, оба выражения одинаковы. ✓

Частный случай — равноудалённые члены: В конечной АП из $n$ членов сумма членов, равноудалённых от начала и конца, равна сумме первого и последнего членов: $$a_1 + a_n = a_2 + a_{n-1} = a_3 + a_{n-2} = \cdots$$

Это объясняется тем, что если один член находится на $k$ позиций от начала, а другой — на $k$ позиций от конца, то сумма их номеров равна $1 + n$.

Интерактивная визуализация — доступна в полном уроке

2. Вывод формулы суммы (метод Гаусса)

Пусть $S_n$ обозначает сумму первых $n$ членов АП:

Шаг 1: Запишем $S_n$ в порядке возрастания:

$S_n = a_1 + a_2 + a_3 + \cdots + a_{n-1} + a_n$

Шаг 2: Запишем $S_n$ ещё раз в обратном порядке:

$S_n = a_n + a_{n-1} + a_{n-2} + \cdots + a_2 + a_1$

Шаг 3: Сложим обе строки почленно:

$2S_n = (a_1 + a_n) + (a_2 + a_{n-1}) + (a_3 + a_{n-2}) + \cdots + (a_n + a_1)$

Шаг 4: По свойству равноудалённых членов каждая пара даёт $(a_1 + a_n)$, а таких пар $n$:

$2S_n = n \cdot (a_1 + a_n)$

Шаг 5: Разделим обе части на 2:

$$\boxed{S_n = \frac{a_1 + a_n}{2} \cdot n}$$

Иногда это описывают так: сумма равна среднему арифметическому первого и последнего членов, умноженному на количество членов.

Интерактивная визуализация — доступна в полном уроке

Продолжите этот урок на YourAIZone

В полном уроке — объяснение целиком, разобранные примеры, частые ошибки, тесты с мгновенной проверкой и ИИ-репетитор. Начните сразу как гость или создайте аккаунт, чтобы сохранять прогресс.

В полном уроке

  • Объяснение целиком
  • Разобранные примеры
  • Частые ошибки и как их избежать
  • Тестовые вопросы: 134
  • ИИ-репетитор, который отвечает на вопросы по теме
  • Отслеживание прогресса для ученика, родителей и учителя