平方和公式
数学公式
平方和公式是一个比较常用公式,用于求连续自然数的平方和(Sum of squares),其和又可称为四角锥数,或金字塔数(square pyramidal number)也就是正方形数的级数。
公式
利用此公式可求得前n项平方和为:
n=26,27,28,29......时
前n项平方和为:6201, 6930, 7714, 8555, 9455,
10416, 11440, 12529, 13685, 14910, 16206, 17575, 19019, 20540, 22140,
23821, 25585, 27434, 29370……
证明方法
证法一 (归纳猜想法):
1、 时,
2、设 (k为正整数) 时,公式成立,即
则当 时,
也满足公式。
根据数学归纳法,对一切自然数n有 成立。
证法二 (利用恒等式 ):
…………
.
求和得:
,
由于 (可由倒序求和得到),
代入上式得:
整理后得:
证法三 (排列组合法):
由于 ,
因此有
=
由于 , ,
于是有
证法四 (拆分,直接推导法1):
求和得:
……(*)
因为前n项平方和与前n-1项平方和差为n2
代入(*)式,得:
此式即
证法五(拆分,直接推导法2):
12=1
22=1+ 1+1·2
32=1+ 1+1·2+ 1+2·2
...
(n-1)2= 1+1+1·2+1+2·2+......+1+(n-2)·2
n2= 1+1+1·2+1+2·2+...+1+ (n-1)·2
=1 + (1+1+1·2) +(1+1+1·2+1+2·2)+...+ [1+1+1+1·2+...+(n-1)·2]
=(1+1+1+...+1){n个} +(1+1+1+..+1){(n-1)个}+(2·1)(n-1)+...+1+2(n-1)
=[n+(n-1)+(n-2)+...+1]+[2(n-1)+2(n-2)+...+2n]-[2·12+2·22+...+2·(n-1)2]
=n(n-1)/2+2n[(n-1)+(n-2)+...+1]-2[12+22+...+(n-1)2]
得到:
所以,
证法六(金字塔图示法):
将排成金字塔:
把金字塔顺时针旋转两次:
将三个金字塔每个位置上的数各自相加就是
共有个即:
因为有三个金字塔是三倍所以除以三得:
证法七(整数裂项法):
不难求出:
其中。将各项乘3:
左右各求和,得:
即得:。
故:
最新修订时间:2024-12-07 09:13
目录
概述
公式
证明方法
参考资料