等差数列和等比数列是数学中常见的两种数列,它们都有各自的公式来描述其性质。
等差数列
等差数列是指从第二项起,每一项与它的前一项的差是一个常数的一种数列。这个常数叫做等差数列的公差,通常用字母 $d$ 表示。等差数列的通项公式和前 $n$ 项和公式如下:
通项公式:$a_n = a_1 + (n - 1)d$
前 $n$ 项和公式:$S_n = \frac{n(a_1 + a_n)}{2}$ 或 $S_n = \frac{n(a_1 + a_1 + (n - 1)d)}{2}$
此外,等差数列的中项公式为:
等差中项:$a_{\frac{m+n}{2}} = \frac{a_m + a_n}{2}$
等比数列
等比数列是指从第二项起,每一项与它的前一项的比是一个常数的一种数列。这个常数叫做等比数列的公比,通常用字母 $q$ 表示。等比数列的通项公式和前 $n$ 项和公式如下:
通项公式:$a_n = a_1 \cdot q^{(n - 1)}$
前 $n$ 项和公式:$S_n = \frac{a_1(1 - q^n)}{1 - q}$(当 $q \neq 1$ 时),或 $S_n = n \cdot a_1$(当 $q = 1$ 时)
等比数列的中项公式为:
等比中项:$a_{\frac{m+n}{2}} = \sqrt{a_1 \cdot a_n}$
等差数列和等比数列还有其他一些性质,例如:
若 $m + n = p + q$,则 $a_m \cdot a_n = a_p \cdot a_q$(等差数列性质)
若数列 $\{a_n\}$ 是等差数列,则 $a_n^2 = a_{n-1} \cdot a_{n+1}$(等差数列性质)
若数列 $\{a_n\}$ 是等比数列,则 $a_n^2 = a_{n-1} \cdot a_{n+1}$(等比数列性质)
这些公式和性质在解决数学问题时非常有用,特别是在处理数列和序列问题时。