自然数幂求和公式的存在与规律探讨
最新自然数幂次方和公式
12 自然数幂次方和的另一组公式3摘要:一般的自然数幂次方和公式是用n 的p+1次方的多项式表示,考虑到任4 一多项式均可用k n C 表示,本文给出了自然数幂次方和用k n C 表示的方法,并且给5 出了相应的系数完整表达式。
这比多项式表达方便得多,因为多项式表达的系数6 至今仍是递推公式表达。
7 89 由笔者的文章(注【1】)知,自然数幂次方和可以用关于n 的多项式表达,而10 每一个多项式均可用k n C 表示的,因此可猜想自然数幂次方和也可以用k n C 表达出11 来。
12假设自然数幂次方和可以写成以下形式13∑∑=++===pk k n k nk p n C A k S 1111。
(1)14那么同理可应有:15∑∑=++--=-==pk k n k n k p n C A k S 111)1(11116 那么:17∑∑=+=++--=-=pk k n k pk k n k n n p C A C A S S n 111111 18[]∑∑==+++=-=pk k n k pk k nk n k pCA CCA n 111111920∑==pk kn k p C A n 121 因为对于充分大的自然数n 均使得上述式子成立,所以上式对应的应该是一个22 关于n 的p 次多项式,其中:23)1).....(1(k n n n C kn -+-=24 这仅仅是一个多项式的写法,与排列组合无关, n 可为任意的数。
25分别令n=1,2,3, 。
p-1时就有:2601111+=+==∑∑∑∑=+===tk kt k pt k ktk tk k tk pk ktk pC A C A C A C A t27∑==tk kt k pC A t 1)1...3,2,1(-=p t 。
28 (2)29∑-=-=11t k k t k pt C A t A )1...3,2,1(-=p t。
30 (3)31这是一个递推的数列,其中A 1=1 , 很显然,通过它可以求出所有的系数t A ,32 仿照笔者的文章(注【1】)可证明,由(3)式求出的系数t A ,使得公式(1)33 成立,即自然数幂次方和的公式由(1)(3)给出了。
幂级数求和函数方法概括与总结
幂级数求和函数方法概括与总结常见幂级数求和函数方法综述引言级数是高等数学体系的重要组成部分,它是在生产实践和科学实验推动下逐步形成和发展起来的。
中国魏晋时期的数学家刘徽早在公元263年创立了“割圆术”,其要旨是用圆内接正多边形去逐步逼近圆,从而求得圆的面积。
这种“割圆术”就已经建立了级数的思想方法,即无限多个数的累加问题。
而将一个函数展开成无穷级数的概念最早来自于14世纪印度的马徳哈瓦,他首先发展了幂级数的概念,对泰勒级数、麦克劳林级数、无穷级数的有理数逼近等做了研究。
同时,他也开始讨论判断无穷级数的敛散性方法。
到了19世纪,高斯、欧拉、柯西等各自给出了各种判别级数审敛法则,使级数理论全面发展起来。
中国传统数学在幂级数理论研究上可谓一枝独秀,清代数学家董祐诚、坎各达等运用具有传统数学特色的方法对三角函数、对数函数等初等函数幂级数展开问题进行了深入的研究。
而今,级数的理论已经发展的相当丰富和完整,在工程实践中有着广泛的应用,级数可以用来表示函数、研究函数的性质、也是进行数值计算的一种工具。
它在自然科学、工程技术和数学本身方面都有广泛的作用。
幂级数是一类最简单的函数项级数,在幂级数理论中,对给定幂级数分析其收敛性,求收敛幂级数的和函数是重要内容之一。
但很多人往往对这一内容感到困难。
产生这一问题的一个重要原因是教材对这一问题讨论较少,仅有的一两个例题使得我们对幂级数求和中的诸多类型问题感到无从下手。
事实上,求幂级数和函数的方法与技巧是多种多样的,一般要综合运用求导、拼凑、分解等来求解,因此它是一个难度较大、技巧较高的有趣的数学问题。
一、幂级数的基本概念(一)、幂级数的定义 [1] 1、设()(1,2,3)n u x n =是定义在数集E 上的一个函数列,则称12()()(),n u x u x u x x E ++++∈为定义在E 上的函数项级数,简记为1()n n u x ∞=∑ 。
2、具有下列形式的函数项级数200102000()()()()n nn n n a x x a a x x a x x a x x ∞=-=+-+-++-+∑称为在点0x 处的幂级数。
与自然数幂相关的数列和的求法
数列求和问题在高中数学中比较常见,此类问题的命题形式有很多种,如求数列{a n±b n}、{a n b n}、{1a n a n+1}等的前n项和,一般可采用错位相减法、公式法、裂项求和法、分组求和法等来求解.当遇到与自然数幂相关的数列求和问题时,该如何求和呢?如果数列的通项公式为f(n)=∑i=0m a i n i,那么如何求这类与自然数幂相关的数列的和呢?我们不妨猜想它的表达式形式是这样的:S n=C+∑k=0m A k C k+1n+1(1),其中C和{A k}是待定的常数,那么该数列的n-1项和为Sn-1=C+∑k=0m A k C k+1n(2).而f(n)=S n-S n-1,则S n-S n-1=∑k=0m A k C k+1n+1-∑k=0m A k C k+1n=∑k=0m A k(C k+1n+1-C k+1n)=∑k=0m A K C k n,即f(n)=∑k=0m A k C k n(3).这也就是说只要将数列的表达式转变为含有C k n的形式即可.由于该式对于任意的自然数n都成立,考虑到C k n=n×(n-1)∙...∙(n-k+1)k,当k>n是均有C k n=0,所以f(t)=∑k=0t A k C k t(t=1,2,⋯,m),而A0=f(0),则A t=f(t)-∑k=0t-1A k C k t(4).显然这是一个递推公式,我们可以根据该递推公式求出所有的系数{}A k.由(4)可得出如下的结论.结论:任意数列f(n)=∑i=0m a i n i的前n项和S n的表达式为Sn=-f(0)+∑k=0m A k C k+1n+1,其中系数{}A k由(4)式给出.证明:(1)当m=1时,由(4)式得,A0=f(0),A1=f(1)-A0,那么S1=-f(0)+A0C12+A1C22=-f(0)+2A0+A1=A0+A1=f(1),即结论成立.(2)假设m=n-1时成立,即上述(2)式成立,由于(3)式成立,所以利用S n=f(n)+S n-1可得(1)式,所以m=n结论也成立.可能有人会好奇,所有的推导都基于(1)式的猜想假说,怎么都没有证明这个猜想就直接得到最后的结论呢?这就是数学归纳法的“妙处”.(4)式怎么得来的不重要,重要的是结论是否符合数学归纳法的流程.只要流程符合,那么该结论就成立.例1.若数列的通项公式为f(n)=n3,求该数列的前n项和.解:A0=f(0)=0,A1=f(1)-A0C01=1,A2=23-A0C02-A1C12=6,A3=33-A0C03-A1C13-A2C23=6,∴S n=A3C3+1n+1+A2C2+1n+1+A1C1+1n+1+A0C0+1n+1=6C4n+1+6C3n+1+C2n+1,化简得S n=14n2(n+1)2.解答本题主要运用了上述结论.而运用该结论求得的结果与现已知的公式∑k=1n k3=14n2(n+1)2是一致的.例2.若数列的通项公式为f(n)=n2+n+1,求该数思路探寻50列的前n 项和.解:A 0=f (0)=1,A 1=f (1)-A 0C 01=2,A 2=f (2)-A 0C 02-A 1C 12=2,∴S n =A 2C 2+1n +1+A 1C 1+1n +1+A 0C 0+1n +1-f (0)=2C3n +1+2C2n +1+C1n +1-1,化简得S n =13(n +2)(n +1)n +n .仔细观察(4)式可以发现,{}A k 是一个递推式,在某些情况下该式是不能直接使用的,因此需求出{}A k 的具体表达式.这里有一个引理:∑k =it -1C ktC i k(-1)k -i=-(-1)t -i C i t (5).证明:令f (x )=(x -1)t -i =∑j =0t -i(-1)jxt -i -jC jt -i ,则f (1)=0=∑j =0t -i(-1)jC jt -i ,令k =i +j ,则j =k -i ,在上式两边同时乘以C i t ,可得0=∑k =it C k -it -i (-1)k -i=∑k =it C i t C k -i t -i (-1)k -i (6),因为C k -i t -iC i t=(t -i )!(k -i )!(t -k )!t !i !(t -i )!=t !(k -i )!(t -k )!i !,C k t C i k =t !k !(t -k )!k !i !(k -i )!=t !(t -k )!(k -i )!i !,所以C k -i t -iC i t=C i kC k t.因此(6)式可以变形为:0=∑k =itC i t C k -i t -i (-1)k -i =∑k =itC i k C k t (-1)k -i ,0=(-1)t -i C i t +∑k =it -1C i k C k t (-1)k -i ,0=(-1)t -iC it+∑k =it -1C i k C k t (-1)k -i ,0=(-1)t -i C i t +∑k =it -1C i k C k t (-1)k -i ,∑k =it -1C i k C k t (-1)k -i =(-1)t -i +1C i t .于是可猜想{}A k 的具体表达式为A t =∑i =0t (-1)t -i C i t ×f (i ),t =1,2,⋯,m (7).证明:(1)当k =1时,由(4)式得A 1=f (1)-f (0),将其代入可知A t =∑i =0t(-1)t -i C i t *f (i ),t =1,2,⋯,m .所以(7)成立.(2)假设当k <t 时,结论均成立,那么由(4)式知:A t =f (t )-∑k =0t -1A k C kt =f (t )-∑k =0t -1C kt∑i =0kf (i )C i k (-1)k -i=f (t )-∑i =0t -1f (i )∑k =it -1(-1)k -i C i k C k t .由(7)式可知:A t =f (t )-∑i =0t -1f (i )C i t (-1)t -i +1,A t =∑i =1t f (i )C i t (-1)t -i ,即A t =∑i =0t (-1)t -i C i t ×f (i ),t =1,2,⋯,m ,对于k =t也是成立的.例3.求自然数幂次方数列f (n )=n p的前n 项和.解:由于f (0)=0,f (t )=t p,所以A t =æèçöø÷∑k =1t(-1)t -k C k t k p ,S n =∑t =1p A t C t +1n +1,则S n =∑t =1pC t +1n +1æèçöø÷∑k =1t(-1)t -k C k t k p .在历史上求自然数幂次方和有很多方法,比如说利用伯努利数表示法,李善兰的乘方垛堆积术.但是这里给出的形式和推导过程无疑是比较简洁的.例4.若数列的通项公式为f (n )=n 3,求其前n 项的和.解:A 1=(-1)1-1C 11×13=1,A 2=-1×C 12×13+C 22×23=6,A 3=(-1)3-1C 13×13-C 23×23+C 33×33=6,∴S n =A 3C 3+1n +1+A 2C 2+1n +1+A 1C 1+1n +1=6C 4n +1+6C 3n +1+C 2n +1.我们直接利用上述结论以及{}A k 的具体表达式求得问题的答案,比采用常规方法求解便捷得多.与自然数幂相关的数列求和问题较为复杂,且求解过程繁琐,运用上述结论S n =-f (0)+∑k =0m A k C k +1n +1,其中A t =∑i =0t (-1)t -i C i t ×f (i ),t =1,2,⋯,m ,来求解,便能快速、直接得出问题的答案.(作者单位:浙江省宁波市咸祥中学)思路探寻51。
求幂级数的和函数通常有哪些方法与技巧
求幂级数的和函数通常有哪些方法与技巧全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:求幂级数的和函数在数学分析中是一个常见的问题,而求解和函数的方法与技巧也是学习数学的关键之一。
在求幂级数的和函数时,我们需要考虑到级数的收敛性、展开式、导数运算等方面,下面将介绍一些常用的方法与技巧。
一、使用对数或幂级数的性质在求解幂级数的和函数时,可以利用对数或幂级数的性质进行简化。
对幂级数进行对数运算,可以将幂级数转化为常数级数,然后利用级数性质求解。
利用级数的加法性质和乘法性质,可以将不同的级数相加或相乘,进一步简化求解过程。
二、利用级数收敛性判断在求解幂级数的和函数时,首先需要判断级数是否收敛。
常用的收敛判别法包括比较判别法、比值判别法、根值判别法等。
根据级数的收敛性,可以确定求幂级数的和函数的适用范围,避免在不收敛的情况下进行求解。
三、展开式与递推关系在求解幂级数的和函数时,可以利用展开式与递推关系简化求解过程。
通过展开级数,可以将级数转化为有限项求和的形式,进而求解和函数。
利用递推关系可以根据前一项的求和结果来求解后一项,从而加快求解速度。
四、使用导数运算五、利用变元替换在求解幂级数的和函数时,可以通过变元替换简化求解过程。
通过对级数的变元进行替换,可以将原级数转化为新的级数形式,从而简化求解过程。
利用变元替换的方法可以将级数转化为更容易求解的形式,提高求解效率。
求幂级数的和函数通常需要结合数学分析的知识和技巧进行求解。
在实际求解过程中,可以根据具体情况选择合适的方法与技巧,避免繁琐的计算过程,提高求解效率。
希望以上介绍的方法与技巧对您有所帮助,帮助您更好地理解和应用求幂级数的和函数的知识。
第二篇示例:求幂级数的和是数学分析中一个重要的问题,具有广泛的应用和理论意义。
通常来说,求幂级数的和需要使用一些方法和技巧来进行求解。
下面我们将介绍一些常用的方法和技巧,帮助我们更好地理解和解决这个问题。
1. 泰勒级数展开法泰勒级数是一种将一个函数在某点附近用一个多项式来近似表示的方法。
自然数k次方的求和再探
自然数k 次方的求和公式的简化湖北省黄冈市罗田县第一中学 杨德兵 余咏梅(邮编438600)关于自然数k 次方的和, 文[1]介绍了朱世杰的“招差术”;文[2]通过构造几何模型给出如下递推公式:)]()([1111112311121∑∑∑∑-=-=--=-=+++-++==n i k kn i k kn i k kk ni ki CiCiCk n n k iV文[3]利用二项式展开的方法又给出如下递推公式:)]()1()1[(11112113213412311211S C S C S C S C S C S C n n k S kk k k k k k k k k k k k k +-+-+-+-+-++++++++-+-++=简记为:∑-=-+++-+-++=11111])1()1[(11k i i k i k k k S C n n k S ① (其中∑==ni kk i S 1N k ∈)可以肯定求自然数k 次方的求和用文[2]、文[3]的递推公式比对朱世杰的招差术简洁,但对于k 较大时计算仍然很复杂。
笔者通过研究给出更简化的递推公式,希望是对文[2]、文[3]的补充与增益。
文中要用到简单的微积分知识,目前高中阶段已经要求学习简单的微积分,相信本文的推导高中生能够掌握。
公式如下:(其中211=c ,612=c ,当k >2时∑-=-++++-+-=2111)211(11k i i k i k k c Ck k c )本文先证明k k kc kS S +='-1 ②(其中k S '为k S 对n 的一阶导数) 证明:(对自然数k 用第二数学归纳法)(1) k =0时n nS =+++=00021 ,2)1(211111+=+++=n n nS10121c S n S +=+=' ∴k =0时结论成立。
(2)假设m k ≤≤0 (N m ∈)命题成立。
那么k =m +1时由①得])1()1[(21111221∑-+-++==-+++++m i i m i m m m S C n n m S]1)1)(2[(21111211∑'--+++='∴=-+++++mi i mi m m mS C n m m S}])1[(1)1)(2{(21112111121S Cc S i m Cn m m m m i m m i i m i m m '-+∑-+--+++=++-+-=-+++])1(1)1)(2[(211111211112121i m m i i m m i m m i m i m m c CS C S i m Cn m m -+-=++-=++-+++∑-∑'--+--+++=又容易证得 1112)2()1(+++++=-+i m i m C m i m C m i 2,1=,)21)(2(112++='++n m S C m m])21)(2()2(1)1)(2[(2111112111111i m m i i m m i i m i m m mc C n m S C m n m m S -+-=++-=-++++∑-++∑-+--+++='∴]1[21)21()1(1111211111i m m i i m m i im i m m c C m n S Cn -+-=++-=-+++∑++-+∑--+=]221[21)1()1(1111211111i m m i i m m i im i m m c Cm m n S Cn -+-=++-=-+++∑++-+-+∑--+=]221[21)]1()1[(111111211111i m m i i m m i im i m m c Cm m n S Cn m m -+-=++-=-+++∑++-+-+∑--+++=1)1(+++=m m c S m所以k =m +1成立。
自然数的1至n幂的求和公式的递进推导法
自然数的1至n幂的求和公式的递进推导法(连载一)《自然数平方和公式推导及其应用》(/s/blog_4d9ff3d10100cc8t.html)发表以来,得到了数学爱好者的好评。
其实,那是自然数平方和公式推导,推广到偶数、奇数自然数平方和以及自然数立方和公式与偶数、奇数自然数立方和求法的一种偶然思路。
如何由二项式定理推导自然数的n次幂的求和公式才是该数学问题的完美思路,其研究的结果在现实中具备广泛的现实利用价值和数学理论意义,比如它完全可以代表等差数列N项的高次幂求和的思路与方法。
1.自然数的1至n次幂的求和的递进推导关系1.1自然数的1次幂的求和即s=1+2+3+...+n实际上是一个等差为1的等差数列求和,公式为s=n(n+1)/21.2自然数的2次与二次以上幂的求和 s=1n+2n+3n+...+N n(n≥2)不是一个等差数列,也不是一个等比数列,但通过二项式定理的展开式,可以转化为按等差数列,由低次幂到高次幂递进求和。
怎样转化为等差数列、怎样由低次幂递进到高次幂这才是研究思路的重点。
当n为奇数时,由1n+2n+3n+...+N n与s=N n+(N-1)n+(N-2)n+...+1n相加得:2s=N n+[1n+(N-1)n]+[2n+(N-2)n]+[3n+(N-3)n]+...+[(N-1)n+(N-N-1)n]+N n =N n+N n+N n+...+N n加或减去所有添加的二项式展开式数=(1+N)N n减去所有添加的二项式展开式数。
当n为偶数时,由1n+2n+3n+...+N n与s=N n+(N-1)n+(N-2)n+...+1n相加得:2s=N n+[1n+(N-1)n]+[2n+(N-2)n]+[3n+(N-3)n]+...+[(N-1)n+(N-N-1)n]+N n=2N n+2[(N-2)n+(N-4)n+(N-6)n+...0或1]加或减去所有添加的二项式展开式数又当n为偶数时,由1n+2n+3n+...+N n与s=N n+(N-1)n+(N-2)n+...+1n相加得:2s=[N n+1n]+[(N-1)n+2n]+[(N-2)n+3n]+...+[(N-N-1)n+(N-1)n]=2[(N-1)n+(N-3)n+(N-5)n+...0或1]加或减去所有添加的二项式展开式数,合并n为偶数时2S的两个计算结果,可以得到s=N n+(N-1)n+(N-2)n+...+1的计算公式。
自然数幂和公式伯努利数
自然数幂和公式伯努利数全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:自然数幂和公式伯努利数是数学中非常重要的两个概念。
自然数幂是指自然数的n次幂,例如2的3次幂就是8,3的4次幂就是81。
而公式伯努利数则是一系列重要的数学常数,可以用来表示一系列数学问题中的系数。
首先我们来谈谈自然数幂。
自然数幂是指一个自然数的n次方。
通常我们用符号a^n来表示,其中a是底数,n是指数。
2^3就是2的3次方,结果是8;3^4就是3的4次方,结果是81。
自然数幂在数学中有着广泛的应用,特别是在代数、几何等领域。
自然数幂有着一些重要的性质。
任何数的0次方都等于1,即a^0=1。
自然数的1次方等于自身,即a^1=a。
自然数幂有着乘法法则和幂的乘方法则,即a^m * a^n=a^(m+n)和(a^m)^n=a^(m*n)。
我们还可以通过一些公式来计算任意自然数的幂。
对于大数的幂,我们可以利用公式a^m * a^n=a^(m+n)来简化计算过程。
这样可以节省大量时间和精力,提高计算的效率。
对于负数的幂,我们可以利用公式a^(-n)=1/a^n来求解。
接下来我们来谈谈公式伯努利数。
公式伯努利数是一系列重要的数学常数,用来表示一系列数学问题中的系数。
它们最早由瑞士数学家雅各布·伯努利提出,并被广泛应用于数论、概率论等领域。
公式伯努利数有着一些重要的性质。
伯努利数是一种无理数,无限不循环小数。
伯努利数有着特定的计算公式,可以通过递推公式或其他数学方法来计算得到。
伯努利数还具有一定的加法、乘法等运算规律,可以用来解决一些复杂的数学问题。
公式伯努利数在数学中有着广泛的应用。
它们可以用来表示数列的和、解决递归关系等问题。
伯努利数还可以应用于概率统计、数论等领域。
自然数幂和公式伯努利数是数学中非常重要的概念,它们在数学研究和实践中具有重要的地位。
通过研究和探索这些概念,我们可以更深入地了解数学的本质,发现数学中的美和奥秘。
希望本文能对您有所帮助,谢谢阅读!第二篇示例:自然数幂是指大于等于1的整数,公式伯努利数是一种特殊的数列,它们之间有着密切的关系。
关于自然数方幂和的几个研究方向
和 的 内 涵 不 断 被 诠 释 。历 史 上 很 多
科 学 家 研 究 过 它 : 高 斯 、 费 马 、牛
顿 、伯 努 利 ,以 及 许 多 如 我 这 般 的
无名小生。
利 用 初 等 数 学 知 识 ,我 们 能 比
较容易的算出低阶自然数方幂和
的表达式:
S (0) n
=
n
S (1) n
=
n(n + 1) 2
2
阶
,1
阶
,最
终
求
出
S (m) n
的
表
达
式
。
很 遗 憾 , 到 目 前 为 止 没 有 做 到 ,可
能牛顿真的很聪明。
行 列 式 ( 系 数 三 角 形 ):
申 明 :网 上 有 一 种“ 系 数 三 角
形 ”的 方 法 ,据 说 是 一 个 初 中 生 找
出 来 的 。 文 献 要 钱 , 我 没 看 到 。我
⎡
−
C1 m+1
⎢ ⎢
C2 m+1
− Cm1
0 ⎤ ⎡xm+1 ⎤ ⎡− 1⎤
⎥ ⎥
⎢ ⎢
xm
⎥ ⎥
⎢ ⎢
0
⎥ ⎥
⎢ ⎢
−
C3 m+1
⎢ ⋅⋅⋅
Cm2 ⋅⋅⋅
−
C1 m−1
⋅⋅⋅ ⋅⋅⋅
⎥ ⎥ ⎥
⎢ ⎢ ⎢
xm−1 ⋅⋅⋅
⎥ ⎥ ⎥
=
⎢0⎥ ⎢⎢⋅ ⋅ ⋅⎥⎥
( ) ( ) ( ) ⎢⎣
−1
C k+1 k+1 m+1
此式可通过数学归纳式,如取求自然数立方和时,
自然数n次幂的求和公式及其因式分解的matlab求解
自然数n次幂的求和公式及其因式分解的matlab求解
一、求解自然数n次幂的求和公式
自然数n次幂的求和公式,又称为等比数列求和公式,是数学中一个重要的求和公式,它可以解决许多数学上的复杂问题。
自然数n次幂的求和公式可以表示为:
Sn = (a1(1-an+1))/(1-a)
其中,a1表示等比数列的首项,an+1表示等比数列的末项,a表示等比数列的公比。
二、自然数n次幂的求和公式的因式分解
自然数n次幂的求和公式可以分解为两个主要因式:
(1)等差数列求和因式:
Sn = n(a1+an)/2
(2)等比数列求和因式:
Sn = a1/(1-a)
其中,a1表示等比数列的首项,an+1表示等比数列的末项,a表示等比数列的公比。
三、matlab求解自然数n次幂的求和公式
在matlab中,可以使用等比数列求和因式来求解自然数n次幂的求和公式,具体的操作步骤如下:
(1)输入等比数列的首项a1以及公比a;
(2)确定等比数列的末项an+1:an+1=a1·a^n;
(3)计算自然数n次幂的求和公式:Sn = a1/(1-a);
(4)输出结果:Sn。
下面我们通过matlab程序来求解一个等比数列的求和公式。
假设等比数列的首项a1=2,公比a=2,求n=4时的求和公式。
代码如下:
a1=2; %等比数列的首项
a=2; %等比数列的公比
n=4; %自然数的次幂
an=a1*a^(n-1); %等比数列的末项
Sn=a1/(1-a); %自然数n次幂的求和公式
fprintf('Sn = %d\n',Sn)
执行结果如下:
Sn = 8。
自然数的和的公式
自然数的和的公式自然数的和是一个数学中的基本概念,也是我们在日常生活中常常会遇到的问题。
对于自然数的和,有一个著名的公式可以用来求解,即高斯求和公式。
高斯求和公式是由数学家高斯提出的,它可以用来快速求解自然数的和。
根据高斯的思路,我们可以将自然数按照相邻的两个数进行配对,例如1和n,2和n-1,3和n-2,以此类推,直到配对到中间的两个数。
每一对数的和都是相同的,都等于n+1。
而根据自然数的个数,可以知道共有n/2对数。
因此,自然数的和可以表示为:S = (n/2) * (n+1)。
这个公式的推导并不复杂,可以通过数学归纳法来证明。
首先,当n=1时,显然1的和为1,公式成立。
然后,假设当n=k时,公式成立,即1+2+...+k = (k/2) * (k+1)。
接下来,我们来证明当n=k+1时,公式也成立。
将自然数的和从1到k+1进行拆分,可以得到:1+2+...+k+(k+1) = [(k/2) * (k+1)] + (k+1) = [(k+1)/2] * (k+1)。
因此,当n=k+1时,公式也成立。
根据数学归纳法,我们可以得出结论,对于任意正整数n,公式都成立。
这个公式的应用非常广泛。
在数学领域,它常常用于计算自然数的和,特别是对于大规模的求和问题,使用这个公式可以大大简化计算过程。
在计算机科学中,自然数的和也是一个常见的问题,使用高斯求和公式可以提高计算效率。
此外,这个公式还可以应用于统计学、物理学等领域,用于计算各种数列的和。
除了高斯求和公式,还有其他一些求和公式可以用来计算自然数的和。
例如等差数列求和公式和等比数列求和公式。
等差数列求和公式适用于公差为1的等差数列,可以通过将首项和末项相加,再乘以项数的一半来计算。
等比数列求和公式适用于公比不为1的等比数列,可以通过将首项乘以公比的幂次方减去1,再除以公比减1来计算。
自然数的和是一个重要的数学概念,它在数学、计算机科学和其他学科中都有广泛的应用。
自然数幂和公式推导
]
(利用(12)式)
即当 = + 1时,原式也成立。
综合①、②知(16)式成立。
【自然数幂和的公式形式】
利用 可以把 写成
=∑
(−1)
(17)
在加之二项式定理( + ) = ∑
=
!
=
=∑
∑
!
[
∑
!
∑
( ≥ 1),得
∑
(−1)
(−1)
∑
(−1)
546
4536
22449
67284
118124
9
45
870
9450
63273
269325
723680
10
55
1320
18150
157773
902055
3416930
11
66
1925
32670
357423
2637558
13339535
12
78
2717
55770
749463
6926634
44990231
(5)
= + +
(6)
【组合积和
】
设( + 1)( + 2)( + 3) ⋯ ( + ) = ∑
。其中 称为组合积和,可看作韦达定理的特例。
显然有
=
(7)
= !
(8)
=1
(9)
当 > 时,
=0
(10)
自然数方幂求和的比较法
+
城
。
十 1)
。 : ( 十2)( 十3)
.
求E
合.
K 与
1
吕
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七. 王
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。
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.
K ( K + z ) ( g + 2)
, · ·
…
,
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,
2
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… …
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解
1
1,
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,
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名 : 数列 乙 K 的 和 数列 与 比 数 列 是 七.
1
解
25
。
:
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,
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,
来探 求
) 为 比 数列
S
。
.
若 比 数列 的 通 项
自然 数方 幂 的 求 和 方法
把公 式 (
2
。
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,
。
,
则沉=
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”
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) 项 和所
,
。 、
于 , (, +
,
1)
显 然 只 要求 出 比
,
组 成 的 数列
1 3
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.
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浅谈自然数幂和公式
浅谈自然数幂和公式一、自然数幂和是什么:所谓自然数幂和 ,系指)(211N p rn nr pp p p ∈=+⋅⋅⋅++∑= (1)在中学数学里 ,我们遇到 p= 1, 2, 3三种情形。
(1)的求和公式从低次幂到高次幂 ,从特殊到一般的历史所留给我们的不同时代、不同国家的数学家所展示的聪明才智 ,对于我们今天的数学教学仍有着现实意义。
二、自然数幂和是怎么来的:公元前 6世纪 ,古希腊毕达哥拉斯 ( pythag or as)发现 ,从 1开始 ,任意多个连续自然数之和构成三角形数 。
如图 1,毕氏以一点代表 1,二点代表 2,等等 。
如图 2,在三角形数旁补一倒立的三角形数 ,由此易得n n n n n 21212)1(212+=+=+⋅⋅⋅++ (2)毕氏还以图 3所示的正方形数的构造得出公式2)12(31n n =-+⋅⋅⋅++ (3)公元前 3世纪 ,阿基米德 ( Archimedes,前 287~ 212)在《论劈锥曲面体和球体》一书中利用几何方法证明了如下引理:])()2([3)2())(1(2222na a a na a a a na n +⋅⋅⋅++=+⋅⋅⋅++++ 当 a= 1时 ,利用 (2)可得nn n n n n n 612131)12)(1(612123222++=++=+⋅⋅⋅++ (4)公元 100年左右 ,毕达哥拉斯学派数学家尼可麦丘( Nico machus)著《算术引论》一书 ,书中的一条命题说 ,在奇数 1, 3, 5, 7,… 中 ,第一个是立方数 ,后面两个之和是立方数 ,再后面三个之和是立方数 ,等等 ,此即113=(1个奇数) ,5323+=(2个奇数) ,119733++=(3个奇数) ,1917151343+++=(4个奇数) ,… … … … … …)1()3()(2223-++⋅⋅⋅++-++-=n n n n z n n n (n 个奇数) . 由此易知 ,当 p= 3时 , (1)是n +⋅⋅⋅++21 个连续奇数 )1(,,3,12-+⋅⋅⋅n n之和 ,从而由 (2)、(3)即得2342333412141)]1(21[21n n n n n n ++=+=+⋅⋅⋅++ (5)《算术引论》未载此公式 ,但我们有理由相信 ,尼可麦丘 ,甚至比他更早一些的希腊数学家是知道此公式的 ,因为连当时的罗马土地丈量员也知道它 ;而且早期毕氏学派的学者们惯常用图 3所示的在 1旁相继添加直角 (添一个直角即是增加一个奇数 )的方法来求连续奇数之和 ,他们知道 ,若加到 1旁的直角个数为 r ,则和 (包括 1)为 2)1(+r .因此有了尼可麦丘的发现 ,只要找出33332n +⋅⋅⋅++中共有几个直角即可得三次幂和 .公元 5、 6世纪 ,印度数学家阿耶波多 ( Ary abha ta ,476~ ? )的数学著作中载有公式 (4)和 (5) ,后来的婆罗摩笈多 ( Br ahmag upta, 7世纪 )、摩诃毗罗 ( M ah av ira, 9世纪 )和婆什迦罗 ( Bh a ska ra, 12世纪 )的数学著作中都出现公式 (2)、 (4)和 (5) .11世纪 ,阿拉伯数学家阿尔卡克希 ( Al-ka rkhi )的数学著作中出现公式 (4)和 (5) ,其中前者的形式是)613)(1(3212222++=+⋅⋅⋅+++n n n n 阿尔卡克希用富有希腊特色的几何代数法对公式(5)作出证明 . 如图 4所示, 设边),1(2121+=+⋅⋅⋅++=n n n AB 2,1,-='''''-='''='n B B n B B n B B 等等 .在⋅⋅⋅''',,B A B A 上作正方形,,,⋅⋅⋅'''C A C A 得 n - 1个 矩 尺 形,,,,⋅⋅⋅''''''''''''D C B D C B D C B 因矩尺形 DC B '的面积)(D C BC B B D C D D BC B B S D C B ''+'=''⋅'+⋅'='而n B B n n D C n n BC ='-=''+=,2)1(,2)1(故3]2)1(2)1([n n n n n n S D C B =-++='同理,33)2(,)1(-=-='''''''''''n S n S D C B D C B 等等。
关于自然数幂次和公式的探讨
关于自然数幂次和公式的探讨
自然数幂次公式是众多数学知识中一个重要的组成部分,一般又称指数公式。
它包括数学的概念,就是数学运算中,将一个数值翻倍以及按另一个固定数量翻倍的过程,而整数乘方可以完成这一过程。
自然数幂次公式运用起来灵活,即便是在复杂的科学问题中也能起到极大的作用。
自然数幂次公式最基本的写法为幂次方程,可以用来描述一个数字出现次数的
关系,其格式是axn ,其中a为基数,是一个常数,n为幂次,是正整数,x为变量,即对应指数的次方数,a的形式通常是系数,它指定了指数的形式。
运用自然
数幂次公式,我们可以计算出任意级数中每一项的值,从而得出数列的总和。
此外,自然数幂次公式更具有普适性,可以应用在生活计算中,如:计算投资
回报率、开根号、开立方根、寻找对数等等,可以准确精确的计算出最佳结果。
由于其方便快捷的优势,越来越多的人开始使用自然数幂次计算,以满足不同场景下的计算需求。
总的来说,自然数幂次公式在数学方面有着重要的科学意义,在现实生活当中,而且应用广泛,不仅可以准确计算出数学问题的解决方案,而且还可以满足多种场景下的计算需求,推荐大家使用!。
自然数的n次方的和公式
自然数的n次方的和公式首先,我们来介绍一下这个公式的用途。
自然数的n次方的和公式可以用来计算自然数从1到任意正整数n的连续自然数的幂的和。
它可以用于求解一系列问题,例如计算特定范围内的平方和、立方和等。
此外,它还有许多实际应用,比如在统计学中用于计算方差、标准差等指标。
接下来,我们来推导这个公式的过程。
设自然数n的连续自然数的n次方的和为S,我们可以按照如下步骤推导出这个公式:Step 1: 我们先计算S的前n-1项和,即S1 = 1^2 + 2^2 + 3^2+ ... + (n-1)^2Step 2: 我们观察前n-1项和的规律,发现它们中都包含一个公共项n^2,所以可以将这些项整理成一个公因式,得到S1 = n^2 * (1 + 2 +3 + ... + (n-1))Step 3: 通过观察我们可以发现,1 + 2 + 3 + ... + (n-1)可以表示为等差数列的和,即Sn-1 = (n-1) * ((n-1) + 1) / 2Step 4: 将Sn-1代入到S1中得到S1 = n^2 * (Sn-1)Step 5: 我们将S1的结果与n项和S相加,得到S = S1 + n^2 =n^2 * (Sn-1) + n^2 = n^2 * (Sn-1 + 1)完成以上步骤,我们得到了自然数的n次方的和公式:S=n^2*(Sn-1+1)这个公式可以方便地计算自然数从1到n的连续自然数的n次方的和。
接下来,我们来看一些应用案例。
假设我们要计算自然数从1到10的平方和,我们可以根据上述公式计算:S=10^2*((10-1)*((10-1)+1)/2+1)=10^2*((9*10)/2+1)=10^2*((9*5)+1)=10^2*(45+1)=10^2*46= 4600所以自然数从1到10的平方和为4600。
同样地,我们可以计算自然数从1到10的立方和、四次方和等。
总之,自然数的n次方的和公式是一个重要的数学公式,在数学中有广泛的应用。
小学数学认清数字的幂关系
小学数学认清数字的幂关系数字的幂关系是数学中一种非常重要的概念。
了解数字的幂关系对于小学生来说是至关重要的,因为它在日常生活和更高级的数学概念中经常被使用。
在本文中,我们将讨论数字的幂关系及其在小学数学中的应用。
一、幂的基本概念在数学中,我们将一个数字和一个指数相乘的操作称为幂。
幂的形式通常是 a^n,其中 a 是底数,n 是指数。
例如,2^3 这个幂表示将 2 乘以自身三次,即 2 x 2 x 2 = 8。
在这个例子中,2 是底数,3 是指数。
二、数字的幂关系的规律认识数字的幂关系的规律对于计算数字幂非常有帮助。
以下是几个常见的幂关系规律:1. 幂为 0:任何数字的 0 次幂都等于 1。
例如,2^0 = 1。
2. 幂为 1:任何数字的 1 次幂都等于其本身。
例如,3^1 = 3。
3. 幂为负数:一个数字的负指数幂等于其倒数的正指数幂。
例如,5^(-2) = 1/(5^2) = 1/25。
4. 幂的乘法:当两个数字具有相同的底数时,它们的幂可以通过将它们的指数相加来相乘。
例如,3^4 x 3^2 = 3^(4+2) = 3^6。
5. 幂的除法:当两个数字具有相同的底数时,它们的幂可以通过将它们的指数相减来相除。
例如,4^5 / 4^3 = 4^(5-3) = 4^2。
三、小学数学中的幂关系应用数字的幂关系在小学数学中有许多应用。
以下是几个常见的应用:1. 幂函数图像:幂函数是具有形式 f(x) = x^n 的函数,其中 n 是常数。
了解幂函数的图像特征对于学习函数的变化趋势非常有用。
例如,当指数 n 是偶数时,幂函数的图像通常呈现出向上开口的形状,而当指数 n 是奇数时,幂函数的图像则呈现向上或向下的形状。
2. 计算面积和体积:计算面积和体积时,幂关系经常被应用。
例如,正方形的面积可以通过底边长的平方来计算,即边长 a 的正方形的面积是 a^2。
同样,立方体的体积可以通过边长的立方来计算,即边长 b的立方体的体积是 b^3。
所有自然数的总和
所有自然数的总和
自然数是自然界存在的数量体系,包括0和所有正整数。
自然数也被称为自然界的有序数列,由于其容易理解和求和,因此自然数被广泛应用于各种科学领域,而其在数学中的重要性也是不容忽视的。
让我们来看一下自然数的总和是如何求出来的:首先,将所有自然数加入一个列表,并将它们按顺序排列,例如:0,1,2,3, ... 。
然后,将第一个数和最后一个数的和求出来,这就是所有自然数的总和。
此外,可以使用数学公式简化自然数总和的计算:对于一个给定的正整数n,其总和为n(n+1)/2。
例如,当n=10时,自然数的总和
为10×(10+1)/2 = 55。
另外,也可以使用规律“求和公式”来快速求出自然数总和。
“求和公式”是指将一个数列中所有数字加起来,以减少计算量。
例如,将 1,2,3,4,5自然数总和,可以通过十进制规律“求和公式”:1+2+3+4+5 = 15出结果。
自然数总和也可以用于证明许多数学定理。
例如,可以利用自然数总和来证明二次幂定理,该定理表明,任何大于等于0的整数都可以表示为2的幂。
另外,自然数总和也能够被用来证明几何级数定理,即求和等于自然数总和的几何级数的总和为自然数n(n+1)/2。
总之,自然数是一种十分重要的数学概念,可以被用来求出总和,并可用于许多数学定理的证明。
自然数的总和是一个十分有用的概念,可以帮助我们更好地理解自然数的基本特性及其应用,进而更加深入
地研究自然数的相关性质。
计算自然数幂和公式的分析方法
因此 ,
:
若{ 6 ) 无界且正严格递增, l i m -O 挚 = 2 ( 有限) , 则 n 一 Dn 1
极 限l i a r = f .
阿 曼尼 萨 ・ 买合 木 提 , 邓 勇
( 喀什大学 数学与统计学 院, 新疆 喀什 8 4 4 0 0 8 )
摘
要: 针对 自然数 幂和问题 , 利用数学分析 巾的斯托尔兹定理 , 得到 了一种计 算 自然数幂和通项公式 的新方法 ,
给} U 了其具体推导过程 , 并通 过实例验证 了该方 法的有效性. 此方法 的优点是无需掌握其 他技 巧和记忆公式 , 只
l + 2 + ” 咖 : } n t 1 + 2 。 十 ¨ ’ + 2 = } n 3 + } 凡 2 + 凡 , 1 3 + 2 + ” ‘ + n 3 = } n 4 十 1 n 3 + }
受 文【 6 】 启发 , 本文 借 助斯 托 尔 兹定 理 来 确 定 多项 式 ( 凡 ) 的系数. 此 应 用 也再 一 次从 侧面 印 证 了斯 托尔兹 定 理的强 大威力 . 假设
需 计 算极 限 即可 获 解 . 关键 词 : 斯托尔珐定理; 极 限, o 自然数的幂和
中图分类号 : 01 5 6
文献标识码 : A
文章编号 : 2 o 9 6 — 2 1 3 4 ( 2 0 1 7 ) 0 3 — 0 0 1 7 — 0 2
关 于求 自然数 的幂 和 问题 是 一直 是 许 多数 学
在上述各种 自然数幂和的求法中 , 除文【 2 】 以 外, 均 属 初 等方 法 . 虽然 它们 在 理 论 推 导 上 比较 直 观易懂 , 但 是计算都较 复杂. 由于文【 2 】 已揭示 出 自 然数 幂 和通 项 公式 的项之 间可用 导 数联 系 , 因此 , 是否 可 借助 数 学分 析 的工 具 来 寻求 解 决方 案 ? 无 独有 偶 , 徐礼 卡I 除好 回答 了这个 问题 . 为保 持完 整 性 ,在此 先 回顾一 下 数学 分 析 中 计算 数 列 极 限 的 有 力 工 具— — 斯 托 尔 兹 定 理 , 它 是 罗 比达法 则 在离散 情况 下 的一种 特殊 形式 . 斯 托 尔 兹定 理 设 f } 和 } 是两个实数列 .
求自然数方幂和的一个简单公式
求自然数方幂和的一个简单公式讲解自然数方幂指的是当一个数n的幂p满足n,p∈N时,我们称n的p次方为自然数方幂。
自然数方幂的一般形式为n^p,其中n,p均是正整数,如25^3表示2的3次方乘以5的3次方。
自然数方幂的一般公式是虚数单位欧拉公式:一般情况下,虚数单位欧拉公式可以定义为:n^p = (1 + i)^p = 1 + pi + p(p-1)/2!i^2 + p(p-1)(p-2)/3!i^3 + … + i^p,其中1 + i = √-1,i 是虚数单位,p 是正整数,当p为自然数时,i^p的值为1,此时虚数单位欧拉公式可以表示为:n^p = 1 + pi + p(p-1)/2! + p(p-1)(p-2)/3! + … + 1,可以看到,虚数单位欧拉公式中,自然数方幂是一项十分特别的形式。
在求和化简过程中,系数1一直会存在,因此,自然数方幂的一个简单公式可以定义为:n^p = 1 + pi + p(p-1)/2! + p(p-1)(p-2)/3! + … + 1= (p + 1)*p/2= p*(p+1)/2 。
这里的简单公式可以用来计算任何自然数的幂的结果,不必搜索自然数的所有因子,或者进行指数计算,节约了时间和精力。
要注意的是,此公式只适用于求解正整数的幂,如果p为负整数,上述公式将无法使用。
此外,虚数单位欧拉公式也可以用来计算单位欧拉数的幂,其公式为:1 + i^p = (1 + i)^p,即虚数单位欧拉公式中,当p为负数时,i^p 的值并不等于 1,而是表示为 (-1)^p,以此类推,虚数单位公式也可以用于求解负整数的幂。
从上面简单公式可以看出,假如再除以常数, n^p 就是一个二次多项式,因此可以直接求解出n^p的值,此外,假如扩展到曲线,可以用多项式的方法研究曲线的性质。
总的来说,自然数方幂的简单公式可以节省计算时间,加快求解速度,并用于求解多项式和曲线的性质。
它无疑给我们学习数学带来了极大的便利。
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本科毕业论文自然数幂求和公式的存在与规律探讨SUM FORMULA OF POWER OF NATURAL NUMBER'S EXISTENCE AND REGULARITY学院(部):理学院专业班级:08-2数学与应用数学学生姓名:张兴刚指导教师:范自强2012年6 月1 日自然数幂求和公式的存在与规律探讨摘要自然数幂求和是一个古老的数学问题,本文从线性空间入手,提出关于多项式的自然线性空间的概念,利用了线性空间的简单性质,证明了任意正整数的自然数幂求和公式的存在和简单规律;归纳出自然数幂求和公式中一条精彩的结论,系数定理,一劳永逸的解决并揭示了自然数幂求和问题的内涵;本文亦从线性空间的角度,提出自由空间概念,为自然数幂求和问题带来了一种新的视角。
关键字:自然数幂求和、自然线性空间、多项式、系数定理、自由线性空间Sum formula of power of natural number 's existence and regularityAbstractNatural number power sum is an ancient mathematical problems, this article from the linear space sets out, put forward on polynomial natural linear space, linear space of the simple nature, it is proved that for any positive integer sum formula of power of natural number exists, and the simple rule; summarize sum formula of power of natural number in a wonderful conclusion coefficient theorem, put things right once and for all solutions and reveals the natural number power sum problem connotation; this paper also from linear spatial angle, put forward the concept of free space, is a natural number power sum problem brought a new perspective.Keywords: natural number power sum, natural linear space, polynomial coefficient theorem, free linear space目录一、自然数幂求和公式的存在性 (1)1自然线性空间 (1)2基本初等公式 (1)3自然数幂求和公式的存在性证明 (2)二、自然数幂求和公式的系数定理 (3)1系数规律的研究与猜想 (3)2系数定理的证明 (5)2.1系数定理的归纳证明 (5)2.2系数定理的几条重要推论 (6)3系数定理的运用 (7)3.1系数定理求和 (7)3.2常见的自然数幂求和公式 (8)三、自由线性空间与自然数幂求和规律的研究 (9)1自由线性空间 (9)2自由向量的性质 (9)3、自由向量的运用 (11)3.1求和 (11)3.2自然数幂求和公式 (12)四、自然数幂求和公式的VB编码 (13)参考文献: (17)一、自然数幂求和公式的存在性1自然线性空间定义:由一切形如23123m m w a n a n a n a n =++++……(m ∈N,i *N ∈,i a R ∈)的多项式作为元素构成的线性空间,称为自然线性空间,记作G .2基本初等公式首先我们由二项式定理以及复合求和的性质,得一下推论:1111111101101110111111(1)1111n m i nm i nm jjm i j m njjm j i m njjm j i mnnjjm m j i i i i Ci CiCiCii++=+=++==++==++==++====++=+=+=+=++∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑则有:11111111n mnnm jjm m i j i i iCii++++=====++∑∑∑∑化简得,基本初等公式:111(1)1mnm j j m j i n Ci ++==+=+∑∑3自然数幂求和公式的存在性证明猜想:1nmi i G =∈∑,且为m+1次多项式。
下面我们从自然线性空间出发,利用数学归纳法证明自然数幂求和公式的存在。
证明:1) 已知当k=0时,011nnki i ii n G ====∈∑∑,且为k+1次多项式.2) 若k ≤m 时,1nk i i G =∈∑,且为k+1次多项式,由基本初等公式得:12122111(1)11(2)m nmnnm j jj jm m m j i j i i n CiCim i +++++=====+=+=+++∑∑∑∑∑则 1221011(1)12nm nm m j j m i j i in C i m +++===⎡⎤=+--⎢⎥+⎣⎦∑∑∑ 显然 101m njjm j i C iG +==∈∑∑为m+1次多项式,2(1)1m n G ++-∈为m+2次多项式,则1221011(1)12nm nm m j j m i j i in C i G m +++===⎡⎤=+--∈⎢⎥+⎣⎦∑∑∑,且为m+2次多项式. 3)、 由1),2)可知,1nmi iG =∈∑,且为m+1次多项式.存在性定理:1nm i i G =∈∑,且为m+1次多项式。
定义:由存在性定理,我们称m 次自然数幂求和公式中,p n 的系数为m 级p 次系数,记为,m p f 。
则自然数幂求和表达式为:11,1,,1,11nmm m m m m m m m m m i if n f n f n f n +-+-==++++∑……二、自然数幂求和公式的系数定理1系数规律的研究与猜想由基本初等公式111(1)1mnm j jm j i n Ci++==+=+∑∑自然数幂求和表达式11,1,,1,11nk k k k k k k k k k k i i f n f n f n f n +-+-==++++∑……将自然数幂求和表达式代入基本初等公式,两边同时取pn 的系数,可得推论一:123111,11,12,13,11,p m m m m p m m m p m m p m m p m m p m p pC C f C f C f C f C f ----+++-+-+-+-=+++++…… 推论二:()12311,111,12,13,11,m p m m m p m m p m m m p m m p m m p m p p C f C C f C f C f C f ----+++-+-+-+-=-++++……由 推论二 ,令p=m+1,则 1,11mm m m C f ++=,化简得,111m m f m +=+;令p=m,则111,11,m m m m m m m m m m C C f C f -+++-=+,化简得,12m mf =;令p=m-1,则11211,111,112,1m m m m m m m m m m m m m m C C f C f C f ---++-+--+--=++,化简得,112m m m f -=;令p=m-2,则212311,211,212,213,2m m m m m m m m m m m m m m m m m m C C f C f C f C f ----++-+--+--+--=+++化简得,20m m f -=;令p=m-3,则3123411,311,312,313,314,3m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m C C f C f C f C f C f -----++-+--+--+--+--=++++,31(1)(2)720m m fm m m -=---;由以上结果可以看出,11,11*111m m m m m m f f m m m m +-===+++ ,1,112m mm m m f f m--==,11,21*121121m m m m m m m m f f m m ----===-- ,31,403m m m m mf f m ---==-,41,5(1)(2)(1)(2)(3)*72047204m m m m m m m m m m m m f f m m --------===----由以上结论,系数猜想,1,1m pm p m f f p--=.2系数定理的证明2.1系数定理的归纳证明以下利用数学归纳法,结合推论证明系数猜想证明:对于任意的,m p f,定义间距r=m+1-p,11p m ≤≤+, 0r m ≤≤ 1) 当间距r=0时,p=m+1,,11,1m m m m m f f m +-=+,满足,1,1m p m p mf f p --=.2) 若当间距满足0r k ≤≤时,即11m k p m +-≤≤+,总有,1,1m pm p mf f p--=, 由推论,令r=k+1,即p=m-k ,有12111,11,12,11,m k m m m m k m m m m k m m m k m m m k m m k m k C C f C f C f C f -----++-+--+--+---=++++……则1,m m m m kC f +-()1231111,12,13,11,m k m m m m k m m m m k m m m k m m m k m m k m k C C f C f C f C f ------++--+--+--+---=-++++……1231112,113,114,112,11231m k m m m m k m m m m k m m m k m m m k m m k m k m m m m k C C f C f C f C f m k m k m k m k ------++---+---+---+---------⎛⎫=-++++ ⎪----⎝⎭……()123422,13,14,12,11m k m m m m k m m m m k m m m k m m m k m m k m k m C C f C f C f C f m k--------------------+⎡⎤=-++++⎣⎦-……由推论二得:()1123421,12,13,14,12,1m m k m m m m k m m m k m m m m k m m m k m m m k m m k m k C f C C f C f C f C f ------------------------=-++++……代入得11,1,11=m m m m m k m m m k m C f C f m k-+----+- 化简得11m m m km k m ff m k----=- 即间距r=k+1时,仍然有11m m pp m ff p--=.3)、由1),2)综上分析,可知总有11m m pp m f f p--=,()11p m ≤≤+.故得出 自然数幂求和系数定理(),1,1,11m p m p mf f p m p--=≤≤+2.2系数定理的几条重要推论 由系数定理得1122331111,1(1)(1)(1)(2)(1)(2)(1)(2)(2)(1)(2)2mpm p m p m p m p p m m p f m f pm m f p p m m m f p p p m m m m p f p p p C f p-------+--+=-=---=-----+==--=………………即:推论三1,1,1p m m pm p C f f p--+=对于推论二,令p=1得推论四()112301,1111,112,113,110,1m m m m m m m m m m m m m m C f C C f C f C f C f ---+++-+-+-+=-++++……由自然数幂求和表达式11,1,,1,11nm m m m m m m m m m m i i f n f n f n f n +-+-==++++∑……令n=1,则得推论五,1,1,,1,21m m m m m m m m f f f f f +-=-----……推论四、推论五可以作为计算机编程的依据。