前面在“有趣的图形数”和“求连续自然数立方和的公式”两文中,也曾经用图形法和列表法,巧妙地推出过求连续自然数立方和的公式:
13+23+33+…+n3自然数=[n(n+1)/2]2
由恒等式
(n+1)4=n4+4n3+6n2+4n+1
可得
(n+1)4-n4=4n3+6n2+4n+1
取n=1,2,3,…,n,依次写出
24-14=4·13+6·12+4·1+1
34-24=4·23+6·22+4·2+1
44-34=4·33+6·32+4·3+1
…………
(n+1)4-n4=4·n3+6·n2+4·n+1
如果用Sn表示“连续自然数n次方的和”,那么右端就等于
4S3+6S2+4S1+n
于是
(n+1)4-1=4S3+6S2+4S1+n
因为
S2=n(n+1)(2n+1)/6
S1=n(n+1)/2
所以,
S3=[(n+1)4-1-6n(n+1)(2n+1)/6-4n(n+1)/2-n]/4
=[(n+1)4-1-n(n+1)(2n+1)-2n(n+1)-n]/4
=[n4+4n3+6n2+4n+1-1-2n3-2n2-n2-n-2n2-2n-n]/4
=[n4+2n3+n2]/4
=n2[n2+2n+1]/4
=n2(n+1)2/4
=[n(n+1)/2]2
即
13+23+33+…+n3=[n(n+1)/2]2
看来,这种方法还真的具有一般性,不禁让我们又一次领教了数学的魅力!
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