1+2+3+4+…+99+100=?
老師出完題后,全班同學(xué)都在埋頭計(jì)算,小高斯卻很快算出答案等于5050。高斯為什么算得又快又準(zhǔn)呢?原來小高斯通過細(xì)心觀察發(fā)現(xiàn):
1+100=2+99=3+98=…=49+52=50+51。
1~100正好可以分成這樣的50對(duì)數(shù),每對(duì)數(shù)的和都相等。于是,小高斯把這道題巧算為
。1+100)×100÷2=5050。
小高斯使用的這種求和方法,真是聰明極了,簡(jiǎn)單快捷,并且廣泛地適用于“等差數(shù)列”的求和問題。
若干個(gè)數(shù)排成一列稱為數(shù)列,數(shù)列中的每一個(gè)數(shù)稱為一項(xiàng),其中第一項(xiàng)稱為首項(xiàng),最后一項(xiàng)稱為末項(xiàng)。后項(xiàng)與前項(xiàng)之差都相等的數(shù)列稱為等差數(shù)列,后項(xiàng)與前項(xiàng)之差稱為公差。例如:
。1)1,2,3,4,5,…,100;
。2)1,3,5,7,9,…,99;
。3)8,15,22,29,36,…,71。
其中(1)是首項(xiàng)為1,末項(xiàng)為100,公差為1的等差數(shù)列;(2)是首項(xiàng)為1,末項(xiàng)為99,公差為2的等差數(shù)列;(3)是首項(xiàng)為8,末項(xiàng)為71,公差為7的等差數(shù)列。
由高斯的巧算方法,得到等差數(shù)列的求和公式:
和=(首項(xiàng)+末項(xiàng))×項(xiàng)數(shù)÷2。
例1 1+2+3+…+1999=?
分析與解:這串加數(shù)1,2,3,…,1999是等差數(shù)列,首項(xiàng)是1,末項(xiàng)是1999,共有1999個(gè)數(shù)。由等差數(shù)列求和公式可得
原式=(1+1999)×1999÷2=1999000。
注意:利用等差數(shù)列求和公式之前,一定要判斷題目中的各個(gè)加數(shù)是否構(gòu)成等差數(shù)列。
例2 11+12+13+…+31=?
分析與解:這串加數(shù)11,12,13,…,31是等差數(shù)列,首項(xiàng)是11,末項(xiàng)是31,共有31-11+1=21(項(xiàng))。
原式=(11+31)×21÷2=441。
在利用等差數(shù)列求和公式時(shí),有時(shí)項(xiàng)數(shù)并不是一目了然的,這時(shí)就需要先求出項(xiàng)數(shù)。根據(jù)首項(xiàng)、末項(xiàng)、公差的關(guān)系,可以得到
項(xiàng)數(shù)=(末項(xiàng)-首項(xiàng))÷公差+1,
末項(xiàng)=首項(xiàng)+公差×(項(xiàng)數(shù)-1)。
例3 3+7+11+…+99=?
分析與解:3,7,11,…,99是公差為4的等差數(shù)列,
項(xiàng)數(shù)=(99-3)÷4+1=25,
原式=(3+99)×25÷2=1275。
例4 求首項(xiàng)是25,公差是3的等差數(shù)列的前40項(xiàng)的和。
解:末項(xiàng)=25+3×(40-1)=142,
和=(25+142)×40÷2=3340。
利用等差數(shù)列求和公式及求項(xiàng)數(shù)和末項(xiàng)的公式,可以解決各種與等差數(shù)列求和有關(guān)的問題。
例5 盒子里放有三只乒乓球,一位魔術(shù)師第一次從盒子里拿出一只球,將它變成3只球后放回盒子里;第二次又從盒子里拿出二只球,將每只球各變成3只球后放回盒子里……第十次從盒子里拿出十只球,將每只球各變成3只球后放回到盒子里。這時(shí)盒子里共有多少只乒乓球?
分析與解:一只球變成3只球,實(shí)際上多了2只球。第一次多了2只球,第二次多了2×2只球……第十次多了2×10只球。因此拿了十次后,多了
2×1+2×2+…+2×10
。2×(1+2+…+10)
=2×55=110(只)。
加上原有的3只球,盒子里共有球110+3=113(只)。
綜合列式為:
。3-1)×(1+2+…+10)+3
。2×[(1+10)×10÷2]+3=113(只)。
練習(xí)題
1.計(jì)算下列各題:
。1)2+4+6+…+200;
。2)17+19+21+…+39;
。3)5+8+11+14+…+50;
。4)3+10+17+24+…+101。
2.求首項(xiàng)是5,末項(xiàng)是93,公差是4的等差數(shù)列的和。
3.求首項(xiàng)是13,公差是5的等差數(shù)列的前30項(xiàng)的和。
4.時(shí)鐘在每個(gè)整點(diǎn)敲打,敲打的次數(shù)等于該鐘點(diǎn)數(shù),每半點(diǎn)鐘也敲一下。問:時(shí)鐘一晝夜敲打多少次?
5.求100以內(nèi)除以3余2的所有數(shù)的和。
6.在所有的兩位數(shù)中,十位數(shù)比個(gè)位數(shù)大的數(shù)共有多少個(gè)?
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