【水贴】对n次幂正整数列求和公式的一个猜测
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西行妖杉 楼主
首先,我们都知道对于数列1∧2+2∧2+..+n^2,有这么一个公式(如图1)
对于它是如何得出的,
lz
是用数归证明的...但是数归这东西只能证明不能猜想,这是令人很烦人的一点。
还有一种证明方法,用到了立方差公式。(不得不说那种方法很不错...)
然而lz今天中午突发奇想,用一种比较奇怪的方法得出了这个结果。
比较有意思的是,这个方法可以推广到n次幂。立方和与四次方和都有效。
(不知道以前有没有人推过这个东西...就权当水个贴好了[滑稽]
首先我们构造一个等比数列x^n.我们可以很容易地得到它的前n项和公式:(如图2)
现在我们对x求一次导,左边变成了:(如图3)
左边求了导,右边也求一次导。(如图4)
然后左边如果乘以x之后再求一次导,就会变成:(如图5)
右边也对x求一次导,右边就会变成:(如图6)
显然此时左右两边令x=1,左边就是平方和数列的前n项和,右边就是我们要得到的式子了。然而很令人头疼的一点是右边的那个式子里,x是不能取1的。
所以该怎么办?
emm,洛必达大法好。我们试一下用洛必达对右边求极限:(如图7)
(具体怎么算的,我算了一个中午来着...交给MMA之后就是这个结果,要求三次导)
我们似乎得出了和图1一样的结果[阴险]
我们再重复一次刚才的操作:左右两边乘以x,求导之后取极限:(如图8)
没错,这是立方和数列的前n项和公式。
因此我们可以放心大胆地猜想一下,m次幂的前n项和公式都可以这么求出。图⑨给出了四次方正整数列的前n项和求和公式。(也是用MMA算的[滑稽])
以上,水贴结束。
若有错误欢迎指正w
2018年04月10日 08点04分 1
level 12
西行妖杉 楼主
由于是手机发的排版瞎眼[喷]十分抱歉
2018年04月10日 08点04分 2
level 15
真是个机智的方法[滑稽]要比差分来得开心
2018年04月10日 09点04分 3
其实还是很烦[喷]
2018年04月10日 09点04分
@forever豪3 差分怎么做x
2018年04月10日 09点04分
@西行妖杉 就是运用立方差公式
2018年04月10日 09点04分
level 14
既然是水贴那帮顶一下[滑稽]
2018年04月10日 09点04分 4
感谢139dalao[滑稽]
2018年04月10日 09点04分
@西行妖杉 不是dalao,不是dalao[乖]
2018年04月10日 09点04分
level 14
水贴果然没人回[滑稽]
其实我们可以证明它是一个n+1次多项式,再用待定系数法[滑稽]
139曾经是用组合数公式求的,或许lz您可以再了解下欧拉-麦克劳林求和公式[乖]
2018年04月10日 15点04分 5
请问这要如何证明呢[乖]
2018年04月10日 15点04分
@西行妖杉 如果说只用初等方法的话..我的知识水平并不高[喷]
2018年04月10日 15点04分
@西行妖杉 按您1楼的方法就可以证明,只是个人觉得待定系数法计算起来相对比较简单,当然也可以直接查Bernoulli数表[滑稽]
2018年04月10日 15点04分
@🍭吹🍭 是这样的[滑稽](话说中午写了个循环打算列个表来着但是跑到13次方电脑就开始卡了x[喷]
2018年04月10日 15点04分
吧务
level 13
直接待定系数[滑稽]貌似可以得几个比较好玩的等式[乖]
2018年04月10日 15点04分 6
139dalao说n次幂的和式是n+1次的...如果这样的话一切好说(我就是不知道这一点不敢贸然使用待定系数法怕出错[喷]话说也得先知道和式长这样才能待定系数吧)
2018年04月10日 15点04分
@西行妖杉 就是这样的[乖]
2018年04月10日 15点04分
level 12
[滑稽]之前有一个高三大佬,自己用组合数推出了伯努利不等式,可以参考他的(一片澄海)
2018年04月10日 15点04分 7
[喷]不是不等式,是某一个式。自然数幂和
2018年04月10日 15点04分
好的√(话说伯努利不等式不是可以用数归证明后放缩证明任意正数也成立么[滑稽])
2018年04月10日 15点04分
@西行妖杉 对啊,一般证明好像就是放缩的,不过直接导也挺好玩[滑稽]
2018年04月10日 15点04分
level 3
楼主也是用了心的
2018年04月11日 00点04分 8
level 12
厉害[太开心]
2018年04月23日 01点04分 10
level 13
这个呢1+2^k
+3
^k+……+n^k=?
2018年04月23日 03点04分 11
level 7
阿贝尔变换了解一下[阴险]
2018年04月23日 03点04分 12
level 11
[真棒]
2018年06月18日 00点06分 13
level 13
排列组合证明更方便
2018年06月18日 06点06分 14
level 6
[滑稽]我发现可以把这个级数转化成一个上三角的方阵,然后化成一个f(n)减去比他低一个指数级别的幂数列的二重连加
2018年07月05日 05点07分 15
然而还是麻烦的出奇[滑稽][心碎]
2018年07月05日 05点07分
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