冪數列之和

問題

很多人也知道以下結果:

(1)
\begin{align} 1 + 2 + 3 + \cdots + n = \frac{n(n+1)}{2} \end{align}

這公式有個關於天才高斯的故事,據說他在年五六歲時,老師上課時打算出一道難題考考各學生,但聰明的高斯很快便找出答案,所用的方法大致如下:
S = 1 + 2 + 3 + … + (n - 2) + (n - 1) + n
重寫,可得出S = n + (n - 1) + (n - 2) … + 3 + 2 + 1。
上兩式如下相加:

(2)
\begin{align} S + S &= (1 + n) + [2 + (n - 1)] + [3 +(n - 2)] + \cdots + [(n - 2) + 3] + [(n - 1) + 2] + n + 1\\ 2S &= (n+1) + (n+1) + (n+1) + \cdots + (n+1)\\ 2S &= n(n+1)\\ S &= \frac{n(n+1)}{2} \end{align}

但大家有沒有想過以下數列之和的公式是如何找出來呢?

(3)
\begin{align} 1^2 + 2^2 + 3^2 + \cdots + n^2 = \frac{n(n+1)(2n+1)}{6} \end{align}

大家不妨想一想,提示亦提供了一個方法給大家參考。

提示

題解

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