用積分方法求K次方和數列公式


這是我很早以前在高中時發現的一個通用計算K次方和數列公式的方法,很特別的地方是用了微積分中的積分方法。目前我還沒有發現有誰提出和我一樣的方法,如果哪位讀者有相關發現,麻煩告知我。

 

大家很多人都知道高斯小時候的故事。故事說的是大約在十歲時,老師在算數課上出了一道難題:「把 1到 100的整數寫下來,然后把它們加起來!」高斯的計算方法是:1+100=101,2+99=101,3+98=101,……,49+52=101,50+51=101,一共有50對和為 101的數目,所以答案是 50×101=5050。

 

這是數列求和,我們在高中時都學過,用數學式表達就是

 

然而這個方法用到平方和數列就不行了,用歸納法也很難做出來,而且不通用。

 

 

在這里,我介紹一下我自己發現的的一個通用方法,用簡單的積分公式可以一級一級很簡單的算出K次方和數列的公式。

 

前后冪和公式關系

K是大於等於0的整數,K次方和數列的公式和(K+1)次方和數列的公式有如下關系

 

1.前后冪次和公式的關系

 

C是待定常數。

 

2.當n為1的 時候,和總是為1

 

 

3. 各項表達式都沒有常數

 的各項表達式都沒有常數。

 

知道了這三個關系,我們就能從0次方和一直算到k次方數列和。

 

一、0次方數列和

因為每個數的0次方都等於1,所以

 

 

這不需要用到其它算法就可以很簡單的得出這一結論。

 

二、1次方數列和

1次方和數列就是高斯遇到的那個問題,結果就是

 

在這里,用我的方法就繁瑣一些,要把上面0次方和的公式代入到這一步。

 

 

當n=1時

 

所以

 

 

最后,1次方和數列的公式是

 

 

三、2次方和數列

2次方和數列的表達式如下,有人用數學歸納法得出這一公式,但是我覺得難度比較大。

 

用我的方法按照上面的步驟大致重復一下,可以很快得出答案。

 

 

當n=1時

 

 

所以

 

 

所以平方和數列公式是

 

 

四、3次方和數列

3次方和數列的公式是

 

我們把2次方和的公式代入到這里,用同樣步驟可以得出一樣的結果。

 

當n=1時

 

 

所以

 

三次方和數列的公式是

 

 

五、4次方和數列

4次方和數列的公式是

 

 目前我還沒有找到別人給出的這個公式的證明方法,找出這一個公式他應該比較困難。

 

我們還是用我們的方法計算。

 

當n=1時

 

所以

 

所以四次方和數列公式是

 

 

可以看出,我的方法是簡單的、通用的,只用簡單的積分公式就快速計算出K次方和數列公式。

 


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