各位考官大家好,今天我抽到的试讲题目是等差数列的前n项和。接下来开始我的试讲。
上课!同学们好,请坐。高斯这个名称大家都不陌生。他小学四年级时,数学老师刚从城镇来到农村,对农村教学生活很不适应。有一天,老师走进教室,发现教室里闹哄哄的,于是在黑板上写下这样一个式子:1 + 2 + 3 + …… + 100,问结果等于多少。当其他同学都在草稿纸上运算时,高斯则快速说出结果:5050。他是怎么计算的呢?将1和100相加,2和99相加,3和98相加……首尾相连,一一配对,每对的和都等于101,总共50对101,由此得到结果5050。
之后,高斯的数学老师经常从城镇带回一些数学相关书籍给高斯阅读,这也成就了高斯,使其成为一代数学家和天文学家。
故事讲完了,大家再看看,1、2、3一直到100这些数呈现出怎样的规律?我听见大家异口同声地说出来了,这是等差数列。把这些等差数列的每一项相加,就是我们今天要研究的等差数列的前n项和。
后来,数学家们又提出一个新问题:在刚才的求和式子中再加上101,结果能否凑成整数?大家一脸茫然,我们发现此时不能凑成整数。那么,数学家们是如何转化的呢?首先,按正常顺序将1 + 2 + 3 + …… + 101写出来;然后,逆着顺序再把这个求和式子写一遍,即101 + 100 + 99 + 98 + …… + 1。把上面的式子定义为①式,下面的式子定义为②式。将①式和②式相加,每一项一一配对。此时结果为101个102。最后,再除以2就得到答案。
这种方法能否应用到等差数列前n项和的一般公式推导中呢?现在,以4人一小组,大家一起讨论,看看用这种方式能否求出结果。时间为5分钟,现在开始。
5分钟时间到。刚才老师巡视时发现,第一小组和第二小组讨论得非常激烈。现在请第一小组派代表上来阐述。第一小组的同学先是把等差数列的前n项和Sn用一般形式表述出来:Sn = a1 + a2 + a3 + …… + an。在此基础上,逆着顺序再写一遍:Sn = an + an - 1 + …… + a1。把上面的式子定义为①式,下面的式子定义为②式。由①式和②式相加,左边就剩下2倍的Sn。右边每一项求和,第一个部分是a1 + an,第二个部分是a2 + an - 1,加到最后一项,是an + a1。
现在,这组同学不知道接下来怎么化简。有哪个小组的同学也可以派代表继续阐述?好,第二小组你们来继续说。由于等差数列的下标公式,若m + n = p + q,则有am + an = ap + aq。这里的下标和都是n + 1,我们可以把它转换成相同的形式,最好换算成基本量a1和an。这里总共有n个a1 + an。再把左边的2除到右边,就可以得到等差数列的前n项和公式:Sn = [n(a1 + an)]÷2。非常好。
