等差数列的求和公式是:
\[ S_n = \frac{n}{2} \times (a_1 + a_n) \]
其中:
\( S_n \) 是前 \( n \) 项的和,
\( n \) 是项数,
\( a_1 \) 是首项,
\( a_n \) 是第 \( n \) 项。
这个公式的推导过程如下:
1. 等差数列的通项公式为 \( a_n = a_1 + (n-1)d \),其中 \( d \) 是公差。
2. 将前 \( n \) 项的和 \( S_n \) 表示为 \( S_n = a_1 + a_2 + \cdots + a_{n-1} + a_n \)。
3. 利用加法交换律,将 \( S_n \) 重新排列为 \( S_n = a_n + a_{n-1} + \cdots + a_2 + a_1 \)。
4. 将这两个等式相加,得到 \( 2S_n = (a_1 + a_n) + (a_2 + a_{n-1}) + \cdots + (a_{n-1} + a_2) + (a_n + a_1) \)。
5. 由于等差数列的性质,每一对括号内的和都相等,即 \( a_1 + a_n = a_2 + a_{n-1} = \cdots \)。
6. 因此, \( 2S_n = n \times (a_1 + a_n) \)。
7. 最后,得到 \( S_n = \frac{n}{2} \times (a_1 + a_n) \)。
这个公式适用于所有等差数列,无论其首项、公差或项数如何。