前n個自然數的平方和的求解方法 經典與獨創

2021-07-29 18:39:13 字數 1152 閱讀 6783

用數數辦法求解:oo

oooo。。。n個ooo

ooo。。。n個o

ooo。。。n個o

。。。n個o

f(n)=1+2+3+...+n

+2+3+...+n

+3+...+n

...+n

=n(n+1)/2+(n-1)(n+2)/2+(n-2)(n+3)/2+...+(n-(n-1))*(n+n)/2

=n(n+1)/2+n(n+1)/2-1*2/2 +n(n+1)/2-2*3/2+...+n(n+1)/2-(n-1)*n/2

=n(n+1)*n/2-(1*2+2*3+...+(n-1)*n)/2

=n(n+1)*n/2-(y)/2=x

從數數的o圖上可知,y/2為左下角o的數量,x為右上角o的數量

x-y=1+2+3+...+n=n(n+1)/2

所以:x=n(n+1)(2n+1)/6

y=(1*2+2*3+...+(n-1)*n)

=(n-1)n(n+1)/3

也可以先推出y:(與x的推導類似)

左下角o的數量(按列相加):

y/2=(n-1)*1+(n-2)*2+..+(n-(n-1))*(n-1)

=(n-1)*1+(n-1)*2-1*2+..+(n-1))*(n-1)-(n-2)*(n-1)

=(n-1)(n-1)*n/2-(1*2+..+(n-2)*(n-1))

=(n-1)(n-1)*n/2-(y

-(n-1)*n)

所以y=(1*2+2*3+...+(n-1)*n)

=(n-1)n(n+1)/3

構造冪函式法求解

由f(n)=n(n+1)/2+(n-1)(n+2)/2+(n-2)(n+3)/2+...+(n-(n-1))*(n+n)/2

知f(n)是由n個關於n的2次冪函式線性組成,設

f(n)=a*n^3+b*n^2+c*n+d是關於[a;b;c;d]的線性方程,取n=1、2、3、4;解線性方程組可得解。

最經典解法

由(n+1)^3=n^3+3n^2+3n+1得到

(n+1)^3-n^3=3n^2+3n+1

兩邊從n=1、2、3到n;n項組合相加即可得結果。

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