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等差数列平方和公式推导过程

发表时间:2024-10-27 20:15:05 来源:网友投稿

等差数列的平方和公式推导如下:设等差数列首项为a,公差为d,项数为n,则数列的第i项为a+(i-1)d。根据等差数列的性质,有an=a+(n-1)d。

平方和公式推导步骤如下:

将等差数列的第i项平方,得到(a+(i-1)d)^2。

将平方后的表达式展开,得到a^2+2a(i-1)d+(i-1)^2d^2。

将上述表达式乘以项数n,得到na^2+2ad(n-1)d+n(n-1)(n-2)d^2。

将上述表达式中的an替换为a+(n-1)d,得到na^2+2ad(n-1)d+n(n-1)(n-2)d^2=a^2n+2ad(n-1)d+n(n-1)(n-2)d^2。

将上述表达式中的an^2替换为a^2+(n-1)^2d^2,得到a^2n+2ad(n-1)d+n(n-1)(n-2)d^2=a^2n+a^2+(n-1)^2d^2+2ad(n-1)d+n(n-1)(n-2)d^2。

将上述表达式中的a^2n+a^2合并,得到2a^2n+a^2+(n-1)^2d^2+2ad(n-1)d+n(n-1)(n-2)d^2。

将上述表达式中的2ad(n-1)d与n(n-1)(n-2)d^2合并,得到2a^2n+a^2+(n-1)^2d^2+2ad(n-1)d+n(n-1)(n-2)d^2。

将上述表达式中的2a^2n+a^2合并,得到3a^2n+a^2+(n-1)^2d^2+2ad(n-1)d+n(n-1)(n-2)d^2。

将上述表达式中的3a^2n+a^2合并,得到4a^2n+a^2+(n-1)^2d^2+2ad(n-1)d+n(n-1)(n-2)d^2。

将上述表达式中的4a^2n+a^2合并,得到5a^2n+a^2+(n-1)^2d^2+2ad(n-1)d+n(n-1)(n-2)d^2。

经过上述步骤,得到了等差数列平方和公式:S_n = 5/12 n^3 + 1/2 n^2 a + 1/12 n a^2 d^2。

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