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113學年鷺江國中第1次段考數學 第7題 詳解

等差級數求和公式錯誤判斷 · 單選 · 題目出處:113 學年度第 2 學期第 1 次定期評量 數學科(新北市立鷺江國民中學)

題目
已知 a1+a2+a3+a4++a9a_1+a_2+a_3+a_4+\cdots+a_9 為一等差級數,公差為 dd,有四位同學就此等差級數發表以下言論,請問誰的敘述錯誤?
(A) S9=(2a1+8d)×92S_9=\dfrac{(2a_1+8d)\times9}{2}
(B) S9=(a1+a9)×92S_9=\dfrac{(a_1+a_9)\times9}{2}
(C) S9=a5×9S_9=a_5\times9
(D) S9=(2a1+9d)×92S_9=\dfrac{(2a_1+9d)\times9}{2}

答案(D)看逐步解析 ↓

逐步解析

  1. 1

    先寫對末項與求和公式

    這是 99 項的等差級數。末項 a9=a1+8da_9=a_1+8d——第 99 項是從第 11 項往後跨 88 次,加的是 88 個公差,不是 99 個。求和公式是 S9=(a1+a9)×92S_9=\frac{(a_1+a_9)\times 9}{2}
  2. 2

    檢查前兩個式子

    (B) 就是求和公式原樣搬過來,沒問題。(A) 把 a9=a1+8da_9=a_1+8d 代入:a1+a9=a1+(a1+8d)=2a1+8da_1+a_9=a_1+(a_1+8d)=2a_1+8d,所以 S9=(2a1+8d)×92S_9=\frac{(2a_1+8d)\times 9}{2},也沒問題。
  3. 3

    檢查中間項那一式

    (C) 用的是「項數為奇數時,中間項就是平均」。99 項的正中間是第 55 項,首尾兩兩配對:a1+a9=2a5a_1+a_9=2a_5a2+a8=2a5a_2+a_8=2a_5a3+a7=2a5a_3+a_7=2a_5a4+a6=2a5a_4+a_6=2a_5,共 44 對,再加上中間的 a5a_5,總和是 4×2a5+a5=9a54\times 2a_5+a_5=9a_5。所以 S9=a5×9S_9=a_5\times 9 成立。
  4. 4

    找出錯的那一個

    (D) 寫成 (2a1+9d)×92\frac{(2a_1+9d)\times 9}{2},裡面的 9d9d 應該是 8d8d。拿 a1=1a_1=1d=1d=1 驗算:真正的總和是 1+2++9=451+2+\cdots+9=45,而 (D) 算出 (2×1+9×1)×92=11×92=49.5\frac{(2\times 1+9\times 1)\times 9}{2}=\frac{11\times 9}{2}=49.5,對不上。故選 (D)。
答案
(D)

關鍵觀念:#等差級數 #求和公式

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常見卡點
很多人卡在 (C),覺得 S9=a5×9S_9=a_5\times 9 看起來像亂寫的。項數是奇數時,中間項就是全體的平均,首尾兩兩配對後每一對都等於 2a52a_5,總和自然是 9a59a_5,這是很好用的速算法。真正的錯誤藏在「第 99 項要加幾個 dd」——是 88 個不是 99 個。遇到這種比較式子的題目,最快的辦法是拿 a1=1a_1=1d=1d=1 代進去,真實總和是 4545,哪個式子算不出 4545 就是它錯。

還是卡住嗎?

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