等比数列求和公式为:当公比q≠1时,Sn=a₁(1-qⁿ)/(1-q);当q=1时,Sn=n·a₁。 其推导核心在于错位相减法的巧妙运用,通过构造与原数列的倍数关系实现简化求和。以下是具体推导过程的分步解析:
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定义与假设
设等比数列首项为a₁,公比为q,前n项和为Sn。写出Sn的展开式:
Sn = a₁ + a₁q + a₁q² + … + a₁qⁿ⁻¹ -
错位相减法的关键步骤
将Sn乘以公比q,得到新等式:
q·Sn = a₁q + a₁q² + … + a₁qⁿ⁻¹ + a₁qⁿ
两式相减(Sn - q·Sn),多数项抵消,仅剩首尾两项:
(1-q)Sn = a₁(1 - qⁿ) -
公式求解
当q≠1时,两边同时除以(1-q),即得通用公式:
Sn = a₁(1-qⁿ)/(1-q)
特别地,若q=1,数列变为常数列,直接求和Sn=n·a₁。
提示:该公式适用于金融复利、人口增长等实际场景,使用时需注意公比q的取值范围及n的项数限制。