等差数列

1. 等差数列定义

定义 一般地,如果一个数列从第 22 项起,每一项与它的前一项的差等于同一个常数,这个数列就叫做 等差数列,这个常数叫做等差数列的 公差,公差通常用字母 dd 表示,前 nn 项和用 SnS_n 表示。

n1,nmn \geqslant 1,\, n \geqslant m,则有等差数列的通项公式

an=a1+(n1)d a_n = a_1 + \left(n-1\right)d

an=am+(nm)d a_n = a_m + \left(n-m\right)d

n1n \geqslant 1,则有等差数列前 nn 项和求和公式

Sn=n(a1+an)2 S_n = \frac{n\left(a_1 + a_n\right)}{2}

Sn=na1+n(n1)d2 S_n = na_1 + \frac{n\left(n-1\right)d}{2}

2. 等差数列的性质

  1. 公差为非零的等差数列的通项公式未 nn 的一次函数
  2. 公差为非零的等差数列的前 nn 项和为 nn 的不含常数项的二次函数
  3. {an}\{a_n\} 是等差数列,则 {λan+b}\{\lambda a_n + b\}λ,b\lambda,\,b 是常数)是等差数列
  4. {an}\{a_n\}{bn}\{b_n\} 是等差数列,则 {λ1an+λ2bn}\{\lambda_1 a_n + \lambda_2 b_n\}λ1,λ2\lambda_1,\,\lambda_2 是常数)也是等差数列
  5. {an}\{a_n\}{bn}\{b_n\} 是等差数列,且 bnNb_n \in \mathbb{N}^*,则 {abn}\{a_{b_n}\} 也是等差数列(即等差数列中等距离分离出的子数列仍为等差数列)
  6. {an}\{a_n\} 是等差数列,若 m+n=p+qm + n = p + q,则 am+an=ap+aqa_m + a_n = a_p + a_qm,n,p,qm,\,n,\,p,\,q 取值使得数列有意义);特别地,若 m+n=2pm + n = 2p,则 am+an=2apa_m + a_n = 2a_p
  7. {an}\{a_n\} 是等差数列,A=a1+a2++anA = a_1 + a_2 + \cdots + a_nB=an+1+an+2++a2nB = a_{n+1} + a_{n+2} + \cdots + a_{2n}C=a2n+1+a2n+2++a3nC = a_{2n+1} + a_{2n+2} + \cdots + a_{3n},则 A+C=2BA + C = 2B
  8. {an}\{a_n\} 是等差数列,记 SevenS_{\mathrm{even}}SoddS_{\mathrm{odd}} 分别表示前 2n2n 项中偶数项和奇数项的和,则 SevenSodd=ndS_{\mathrm{even}} - S_{\mathrm{odd}} = ndSoddSeven=anan+1\dfrac{S_{\mathrm{odd}}}{S_{\mathrm{even}}} = \dfrac{a_n}{a_{n+1}}
  9. {an}\{a_n\} 是等差数列,记 SevenS_{\mathrm{even}}SoddS_{\mathrm{odd}} 分别表示前 2n12n-1 项中偶数项和奇数项的和,则 SevenSodd=anS_{\mathrm{even}} - S_{\mathrm{odd}} = a_nSoddSeven=nn1\dfrac{S_{\mathrm{odd}}}{S_{\mathrm{even}}} = \dfrac{n}{n-1}
  10. SnS_n 是等差数列 {an}\{a_n\} 的前 nn 项和,则 S2n1=(2n1)anS_{2n-1} = \left(2n - 1\right)a_n
  11. 其他衍生的等差数列:若已知等差数列 {an}\{a_n\},公差为 dd,前 nn 项和为 SnS_n,则
    1. ap,ap+t,ap+2t,,ap+(n1)t,a_p,\,a_{p+t},\,a_{p+2t},\,\cdots,\, a_{p+\left(n-1\right)t},\,\cdots 为等差数列,公差为 tdtd
    2. a1+a2++am,am+1+am+2++a2m,a_1 + a_2 + \cdots + a_m,\, a_{m+1} + a_{m+2} + \cdots + a_{2m},\, \cdots(即 Sm,S2mSm,S3mS2m,S_m,\,S_{2m} - S_m,\,S_{3m} - S_{2m},\,\cdots)为等差数列,公差为 m2dm^2d
    3. {Sn/n}\left\{S_n / n\right\} 为等差数列,公差为 d/2d/2