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輸入計算

數學公式

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結果

級數總和(Sₙ)
100
sum of the first 10 terms
末項/第 n 項(aₙ) 19
首項(a₁) 1
公差(d) 2
項數(n) 10

什麼是等差數列?

等差數列是一串數字,其中每一項與前一項的差固定不變,這個固定的差值就稱為公差(\(d\))。從首項 \(a_1\) 開始,數列依序為 \(a_1\)、\(a_1+d\)、\(a_1+2d\),以此類推。而對應的等差級數,就是把這些項全部加總起來的和。這個計算器能同時幫你算出任何等差數列的第 \(n\) 項,以及前 \(n\) 項的累加總和。

數線上顯示等差數列等間距的點,相等間隔標註為 d
等差數列以相鄰項之間恆定的公差 \(d\) 遞進。

計算器使用方法

只要輸入首項(\(a_1\))、公差(\(d\)),以及你想計算的項數(\(n\)),工具就會回傳第 \(n\) 項的數值(\(a_n\))以及這 \(n\) 項的總和 \(S_n\)。公差可以是正數、負數或零,首項則可以是任意實數。

公式詳解

第 \(n\) 項的算法,是把公差加上 \((n-1)\) 次到首項上:$$a_n = a_1 + (n-1)d$$至於總和,則運用了高斯著名的「首尾配對」技巧——把第一項與最後一項配成一對、第二項與倒數第二項配成一對,依此類推。每一對的和都是 \((a_1 + a_n)\),而這樣的配對總共有 \(n/2\) 對,因此可得 $$S_n = \frac{n}{2}\,(a_1 + a_n)$$

等差數列各項的長條圖,疊加梯形以說明求和公式
求和將各項配對,使得 \(S_n\) 等於 \(n/2\) 乘以首項與末項之和。

範例演算

假設 \(a_1 = 3\)、\(d = 5\)、\(n = 10\)。那麼第 10 項為 $$a_{10} = 3 + (10-1)\cdot 5 = 3 + 45 = 48$$前 10 項的總和則為 $$S_{10} = \frac{10}{2}\,(3 + 48) = 5 \cdot 51 = 255$$也就是說,數列 3、8、13、…、48 加總起來等於 255。

常見問題

如果公差是 0 會怎樣? 那麼每一項都會等於 \(a_1\),所以 \(a_n = a_1\),而總和就只是 \(n \times a_1\)。

各項可以是負數或小數嗎? 可以。\(a_1\) 與 \(d\) 都能代入任何實數,上述公式依然完全成立。

數列(sequence)和級數(series)有什麼不同? 數列是按順序排列的一串項;級數則是把這些項相加後得到的總和。

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