一加到五十,也就是求 1 + 2 + 3 + … + 49 + 50 的和。这道题如果一个一个加,费时费力,但掌握一些技巧,就能轻松解决。
方法一:高斯求和公式 (传奇故事版)
传说数学家高斯小时候,老师布置了这道题,想难为一下学生。没想到,高斯灵机一动,发现了规律。
他把数列倒过来写:
50 + 49 + 48 + … + 2 + 1
然后上下对应相加:
(1 + 50) + (2 + 49) + (3 + 48) + … + (49 + 2) + (50 + 1)
你会发现,每一对的和都是 51! 总共有 50 对这样的数。 所以,总和应该是 51 * 50。 但是,因为我们把数列加了两遍,所以需要除以 2。
因此,结果是 (51 * 50) / 2 = 1275
这就是著名的 高斯求和公式: 对于等差数列求和, 和 = (首项 + 末项) * 项数 / 2
用公式表示: S = (a1 + an) * n / 2
方法二:形象理解 (分组配对版)
想象一下,你有一堆积木,分别代表 1, 2, 3… 直到 50。 我们可以把这些积木巧妙地分成几组。
把最小的 1 和最大的 50 放在一组,它们的和是 51。
把第二小的 2 和第二大的 49 放在一组,它们的和也是 51。
以此类推,3 和 48 一组,和还是 51。
你能配多少组呢? 因为总共有 50 个数,两两配对,所以能配成 50 / 2 = 25 组。
每组的和都是 51, 总共有 25 组,所以总和是 51 * 25 = 1275
方法三:公式推导 (严谨证明版)
高斯求和公式是怎么来的呢? 我们可以用稍微正式一点的数学方法来推导。
设 S = 1 + 2 + 3 + … + (n-1) + n
倒过来写: S = n + (n-1) + (n-2) + … + 2 + 1
两式相加:
2S = (1+n) + (2+n-1) + (3+n-2) + … + (n-1+2) + (n+1)
可以看到,每一项都是 (n+1), 总共有 n 项。
所以 2S = n * (n+1)
因此 S = n * (n+1) / 2
当 n = 50 时, S = 50 * (50 + 1) / 2 = 50 * 51 / 2 = 1275
总结:
无论你喜欢传奇故事、形象理解还是严谨证明, 这三种方法都指向同一个答案:1 + 2 + 3 + … + 50 = 1275
记住高斯求和公式 (S = (a1 + an) * n / 2), 它能帮你快速解决等差数列求和问题。 而且,理解背后的原理,更能让你灵活运用,应对各种变式。