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  • 用积分方法求K次方和数列公式

    这是我很早以前在高中时发现的一个通用计算K次方和数列公式的方法,很特别的地方是用了微积分中的积分方法。目前我还没有发现有谁提出和我一样的方法,如果哪位读者有相关发现,麻烦告知我。

    大家很多人都知道高斯小时候的故事。故事说的是大约在十岁时,老师在算数课上出了一道难题:「把 1到 100的整数写下来,然后把它们加起来!」高斯的计算方法是:1+100=101,2+99=101,3+98=101,……,49+52=101,50+51=101,一共有50对和为 101的数目,所以答案是 50×101=5050。

    这是数列求和,我们在高中时都学过,用数学式表达就是

     

    然而这个方法用到平方和数列就不行了,用归纳法也很难做出来,而且不通用。

     

    在这里,我介绍一下我自己发现的的一个通用方法,用简单的积分公式可以一级一级很简单的算出K次方和数列的公式。

    前后幂和公式关系

    K是大于等于0的整数,K次方和数列的公式和(K+1)次方和数列的公式有如下关系

    1.前后幂次和公式的关系

     

    C是待定常数。

    2.当n为1的 时候,和总是为1

     

    3. 各项表达式都没有常数

     的各项表达式都没有常数。

    知道了这三个关系,我们就能从0次方和一直算到k次方数列和。

    一、0次方数列和

    因为每个数的0次方都等于1,所以

     

    这不需要用到其它算法就可以很简单的得出这一结论。

    二、1次方数列和

    1次方和数列就是高斯遇到的那个问题,结果就是

     

    在这里,用我的方法就繁琐一些,要把上面0次方和的公式代入到这一步。

     

    当n=1时

     

    所以

     

    最后,1次方和数列的公式是

     

    三、2次方和数列

    2次方和数列的表达式如下,有人用数学归纳法得出这一公式,但是我觉得难度比较大。

     

    用我的方法按照上面的步骤大致重复一下,可以很快得出答案。

     

    当n=1时

     

    所以

     

    所以平方和数列公式是

     

    四、3次方和数列

    3次方和数列的公式是

     

    我们把2次方和的公式代入到这里,用同样步骤可以得出一样的结果。

     

    当n=1时

     

    所以

     

    三次方和数列的公式是

     

    五、4次方和数列

    4次方和数列的公式是

     

     目前我还没有找到别人给出的这个公式的证明方法,找出这一个公式他应该比较困难。

    我们还是用我们的方法计算。

     

    当n=1时

     

    所以

     

    所以四次方和数列公式是

     

    可以看出,我的方法是简单的、通用的,只用简单的积分公式就快速计算出K次方和数列公式。

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