一个有趣的数列求和——自然数平方和

发布时间 2023-03-27 16:47:03作者: 易先讯

关于这个数列,常规采用归纳法证明,下面采用一种运用累加构造的思想来证明。

先考虑自然数的和,即 ∑�=1��=1+2+3+⋯+�=�(�+1)2

这个公式可以由等差数列求和得到,但此题中我们换一种方法。

我们有

(�+1)2=�2+2�+1

(�+1)2−�2=2�+1

连续写几项:

22−12=2×1+1

32−22=2×2+1

42−32=2×3+1

......

(�+1)2−�2=2�+1

累和得到: (�+1)2−1=2×∑�=1��+�

移项化简即可得到: ∑�=1��=1+2+3+⋯+�=�(�+1)2


掌握了这种方法,我们就可以求自然数平方和了。

与上面类似的,我们有:

(�+1)3=�3+3�2+3�+1

则:

(�+1)3−�3=3�2+3�+1

连续写几项:

23−13=3×12+3×1+1

33−23=3×22+3×2+1

......

(�+1)3−�3=3�2+3�+1

累加得:

(�+1)3−1=3×∑�=1��2+3×∑�=1��+�

(�+1)3−1=3×∑�=1��2+3×�(�+1)2+�

移项化简得:

∑�=1��2=12+22+32+⋯+�2=�(�+1)(2�+1)6


以此方法可推导自然数任意次幂的和。

 

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