等差数列的前n项和公式是:
\[ S_n = \frac{n}{2} (a_1 + a_n) \]
或者
\[ S_n = \frac{n}{2} [2a_1 + (n-1)d] \]
其中:
\( S_n \) 表示前n项的和
\( a_1 \) 表示首项
\( a_n \) 表示第n项
\( d \) 表示公差
\( n \) 表示项数
这个公式可以通过倒序相加法推导得出。具体推导过程如下:
1. 设等差数列的前n项和为 \( S_n \):
\[ S_n = a_1 + a_2 + a_3 + \cdots + a_n \]
2. 将前n项倒序写:
\[ S_n = a_n + a_{n-1} + a_{n-2} + \cdots + a_1 \]
3. 将两个式子相加:
\[ 2S_n = (a_1 + a_n) + (a_2 + a_{n-1}) + (a_3 + a_{n-2}) + \cdots + (a_n + a_1) \]
4. 注意到每一对括号内的和都等于首项和末项的和 \( a_1 + a_n \),并且这样的括号有n个:
\[ 2S_n = n(a_1 + a_n) \]
5. 最后,解出 \( S_n \):
\[ S_n = \frac{n}{2} (a_1 + a_n) \]
这个公式也可以写成:
\[ S_n = na_1 + \frac{n(n-1)}{2}d \]
其中 \( a_n = a_1 + (n-1)d \) 是等差数列的通项公式。