连续自然数的立方和
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连续自然数立方和的公式
“图形法“
早在公元100年前后,毕达哥拉斯学派的继承人尼科马霍斯,在他的著作《算术入门》中就曾经用非
常简单的方法推导过这个公式。
奇数列1,3,5,7,9,11,13,…有一个性质,很容易验证:
请你自上而下仔细观察这一系列等式的左端:
第1个等式左端,结束于第1个奇数;
第2个等式左端,结束于第3个奇数;
第3个等式左端,结束于第6个奇数;
第4个等式左端,结束于第10个奇数;
第5个等式左端,结束于第15个奇数;
……
结果发现,这些奇数的序数1,3,6,10,15,…原来是“三角形数”,它的每一项等于从1开始的连
续自然数的和。第1项是1,第2项是1+2=3,第3项是1+2+3=6,第4项是1+2+3+4=10,第5
项是1+2+3+4+5=15,……第n项是1+2+3+…+n=n(n+1)/2。即,第n个等式左端,结束于第n(n +1)/2个奇数。
然后,对上面这一系列等式的左右两端,分别求和:
右端是连续自然数的立方和13+23+33+…+n3。
左端是连续奇数的和。我们知道,求连续奇数的和,求到第几个奇数,就等于第几个奇数的平方。现在,求到第n(n+1)/2个奇数,当然等于[n(n+1)/2]2。
这样就得到求连续自然数立方和的公式:
这种方法思路清晰论证简单。尼科马霍斯之所以能够想到这个方法,显然跟毕达哥拉斯学派对图形数的
宠爱有关。图形数是自然数的形象化,自然数是众数之源,自然数真是一个取之不尽用之不竭的宝藏。
“列表法”
这里再介绍一种列表法,同样可以推出这个公式,并且更简单,更好理解。
第一步:列一个表,在第一行填入一个因数1、2、3、4、5,在第一列填入另一个因数1、2、3、4、5。
第二步:在右下方的空格里分别填入对应的两个因数的积。
显然,所有乘积的和等于
这5块依次是: