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輸入計算

數學公式

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結果

數列總和
5,050
S = n × (a₁ + aₙ) / 2
項數 (n) 100
平均項 50.5

什麼是線性(等差)數列?

線性數列在中文裡更常稱為「等差數列」,意思是數列中相鄰兩項的差值固定不變,這個固定的差值就叫做「公差」。正因為每一項都以相同幅度遞增或遞減,整個數列的總和可以用一條優雅的公式一次算出,不必逐項相加。這個計算器就能在瞬間幫你算出總和。

數線上等距分布的點,顯示相鄰項之間間隔相等
等差數列中相鄰兩項之間的差 \(d\) 是固定的。

如何使用這個計算器

只要輸入三個數值:首項 a₁、末項 aₙ,以及總項數 n。按下計算後,就會立即得到數列的總和、項數,以及平均項。你完全不需要知道公差是多少,只要掌握頭尾兩項和總共有幾項就足夠了。

公式解析

等差數列的總和公式為:

$$ S = \frac{n \times (a_1 + a_n)}{2} $$

這個概念其實非常簡單,而且常被歸功於數學家高斯:把首項與末項配成一對、第二項與倒數第二項配成一對,依此類推。每一對相加都會得到相同的數值(\(a_1 + a_n\))。當數列共有 \(n\) 項時,剛好可以配成 \(n/2\) 對,於是總和就是 \(S = n(a_1 + a_n)/2\)。換個角度說,總和也等於項數乘以平均項。

兩行堆疊的長條,一行遞增一行遞減,配對後總和相等
將首項與末項配對可說明為什麼 \(S = n(a_1 + a_n)/2\)。

實例演算

試著把 1 到 100 的所有整數加起來。這裡 \(a_1 = 1\)、\(a_n = 100\)、\(n = 100\),所以

$$ S = \frac{100 \times (1 + 100)}{2} = \frac{100 \times 101}{2} = 5050 $$

平均項為 \((1 + 100)/2 = 50.5\),再乘以 100 得到 \(100 \times 50.5 = 5050\),結果完全吻合。

常見問題

我一定要知道公差嗎?不用。只要知道首項、末項以及總共有幾項,這條公式就適用於任何等差數列。

各項可以是負數或小數嗎?可以。這條公式同樣適用於負數與小數,直接輸入即可。

如果數列是遞減的怎麼辦?沒問題,把較大的數值當作 a₁、較小的數值當作 aₙ 輸入即可,算出來的總和依然正確。

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