連續N個自然數的平方的和等於多少
題目:
連續N個自然數的平方的和等於多少
解答:
平方和公式n(n+1)(2n+1)/6
即1^2+2^2+3^2+…+n^2=n(n+1)(2n+1)/6 (註:N^2=N的平方)
證明1+4+9+…+n^2=N(N+1)(2N+1)/6
證法一(歸納猜想法):
1、N=1時,1=1(1+1)(2×1+1)/6=1
2、N=2時,1+4=2(2+1)(2×2+1)/6=5
3、設N=x時,公式成立,即1+4+9+…+x2=x(x+1)(2x+1)/6
則當N=x+1時,
1+4+9+…+x2+(x+1)2=x(x+1)(2x+1)/6+(x+1)2
=(x+1)[2(x2)+x+6(x+1)]/6
=(x+1)[2(x2)+7x+6]/6
=(x+1)(2x+3)(x+2)/6
=(x+1)[(x+1)+1][2(x+1)+1]/6
也滿足公式
4、綜上所述,平方和公式1^2+2^2+3^2+…+n^2=n(n+1)(2n+1)/6成立,得證.
證法二(利用恆等式(n+1)^3=n^3+3n^2+3n+1):
(n+1)^3-n^3=3n^2+3n+1,
n^3-(n-1)^3=3(n-1)^2+3(n-1)+1
.
3^3-2^3=3*(2^2)+3*2+1
2^3-1^3=3*(1^2)+3*1+1.
把這n個等式兩端分別相加,得:
(n+1)^3-1=3(1^2+2^2+3^2+.+n^2)+3(1+2+3+...+n)+n,
由於1+2+3+...+n=(n+1)n/2,
代人上式得:
n^3+3n^2+3n=3(1^2+2^2+3^2+.+n^2)+3(n+1)n/2+n
整理後得:
1^2+2^2+3^2+.+n^2=n(n+1)(2n+1)/6
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