Fragen zu arithmetischen Folgen und Reihen
Wie wird die Summe der ersten n Glieder einer arithmetischen Folge berechnet?
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sn=n⋅a1+an2
Verbale Beschreibung: Es wird die Anzahl der Glieder mit dem Mittelwert aus erstem und letztem Glied multipliziert.
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Wie kann die Summenformel für die ersten n Glieder einer arithmetischen Folge hergeleitet werden?
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In dieser Herleitung werden zwei Fälle unterschieden.
1. Fall: Ist die Anzahl
n der Glieder gerade, so kann die Summenformel anhand folgender Grafik erklärt werden:
Werden die Paare gemäß dieser Abbildung gebildet, so beträgt deren Wert immer
a1+an. Für die inneren Paare gilt dies, da der linke Summand um
d vergrößert wird, der rechte Summand jedoch um
d verkleinert wird. Somit heben sich diese Änderungen auf. Es bleibt daher immer beim Wert
a1+an. Insgesamt gibt es
n2 dieser Paare. Deren Summe wird berechnet, indem man den Wert mit der Anzahl multipliziert, also
n2⋅(a1+an).
2. Fall: Ist die Anzahl der Glieder ungerade, so bleibt in der Mitte ein Glied übrig. Man hat daher nur
n−12 Paare mit einem Wert von jeweils
a1+an. Das mittlere Glied besitzt den Wert
a1+an2, also den arithmetischen Mittelwert der beiden äußersten Glieder. Für die Summe aller Glieder erhält man somit:
n−12⋅(a1+an)+a1+an2
Durch Aufspalten des ersten Bruches erhält man folgenden Term:
n2⋅(a1+an)−12⋅(a1+an)+a1+an2=n2⋅(a1+an)
Da sich der zweite und der dritte Summand aufheben, bleibt auch in diesem Fall die bereits bekannte Summenformel übrig.
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