等差數列計算器(aₙ = a₁ + (n−1)d)
輸入首項 a₁ 和公差 d,自動計算等差數列的通項公式與前 n 項和。配有專案列表和柱狀圖,直觀展示數列規律。
使用技巧
- 公差 d 為正時數列遞增(如 1, 3, 5, 7, …),為負時遞減(如 10, 7, 4, 1, …),為零時為常數列。
- 通項公式為 aₙ = a₁ + (n − 1)d,前 n 項和為 Sₙ = n(a₁ + aₙ) / 2。
- 在"n 的值"輸入框中填入整數,可即時計算該項的值及前 n 項之和,非常適合驗算作業。
- 圖表中每根柱子對應數列的一項。若柱子高度差相等,則直觀地驗證了這是等差數列。
常見問題
公差是相鄰兩項之差(後項 − 前項)。在等差數列中,任意相鄰兩項的差均等於 d。例如 2, 5, 8, 11, … 中,d = 3。
Sₙ = n(a₁ + aₙ) / 2,即"首項與末項的平均值 × 項數"。也可以展開寫作 Sₙ = n(2a₁ + (n−1)d) / 2。
等差數列相鄰兩項之差(公差)恆定;等比數列相鄰兩項之比(公比)恆定。例如 2, 4, 6, 8 是公差為 2 的等差數列,而 2, 4, 8, 16 是公比為 2 的等比數列。
閒話 ― 高斯與 1 加到 100 的傳說
等差數列求和公式背後,流傳著一個廣為人知的數學軼事。據說,數學家卡爾·弗里德里希·高斯(Carl Friedrich Gauss)還是個小學生時,老師為了讓課堂安靜一會兒,出了一道"把 1 到 100 的整數全部加起來"的題目。當同學們還在按部就班地一個一個往上加時,高斯卻很快就交出了答案——5050。
他的訣竅在於換一個角度看待這道題:與其從頭到尾按順序相加,不如把首項和末項配對——1 加 100 等於 101,2 加 99 也等於 101,一直到 50 加 51 還是 101,一共可以湊出 50 對,於是答案自然就是 101 × 50 = 5050。這種"首項與末項之和恆定"的規律,正是我們今天所使用的求和公式 Sₙ = n(a₁ + aₙ) / 2 的直觀來源,只不過高斯當年是憑直覺發現了它。
這個故事之所以流傳至今,或許是因為它生動地展示了數學思維的力量:同一個問題,換一種視角就能大幅簡化計算。後來的高斯被譽為"數學王子",在數論、正態分佈、電磁學乃至天文學等領域都留下了深遠的影響,而這份對規律的敏銳洞察,從他童年時期便已初見端倪。等差數列本身也遠不止是課堂上的練習——從固定利率的分期還款,到劇場裡逐排遞增的座位數,只要變化量恆定,這套簡單的求和技巧就能派上用場。