數學的奧秘:用微積分可以快速計算出自然數的任意次方之和

2020年07月14日20:24:03 科學 1972

如下是一個簡單的1到10的自然數之和:你口算就可以得出結果

數學的奧秘:用微積分可以快速計算出自然數的任意次方之和 - 天天要聞

如果用簡單的幾何原理來表示,則每個數字都可以用單位正方形表示出來,1個正方形表示1,2個正方形表示2,3個正方形表示3........,那麼正方形的面積就是

數學的奧秘:用微積分可以快速計算出自然數的任意次方之和 - 天天要聞

但是上述的計算。少了n個正方形的一半,所以要加上10/2=5,其結果就是1到10的自然數之和

數學的奧秘:用微積分可以快速計算出自然數的任意次方之和 - 天天要聞

那麼對於1到100的所有自然數之和等於多少呢?同理,採用上述方法,其結果就是5050,這正是天才數學家高斯8歲時所得到的結果

數學的奧秘:用微積分可以快速計算出自然數的任意次方之和 - 天天要聞

數學的奧秘:用微積分可以快速計算出自然數的任意次方之和 - 天天要聞

我們將其上升到一個高度,計算1到n的所有自然數的平方之和

數學的奧秘:用微積分可以快速計算出自然數的任意次方之和 - 天天要聞

我們同樣用幾何方法來描述這一原理,只是將單位正方形換成了單位立方體,第一層表示1^2,第二層表示2^2 ,第三層表示3^2........

數學的奧秘:用微積分可以快速計算出自然數的任意次方之和 - 天天要聞

上述圖形類似一個四稜錐,稜錐的體積公式就是n^/3

數學的奧秘:用微積分可以快速計算出自然數的任意次方之和 - 天天要聞

我們同樣來計算1到n的立方之和,當然這是非常困難的

數學的奧秘:用微積分可以快速計算出自然數的任意次方之和 - 天天要聞

不用擔心,我們仿照幾何原理,第一個表示邊長為1的立方體,第二個表示邊長為2的立方體,第三個表示邊長為3的立方體.......最後一個表示邊長為n的的立方體,最終形成了一個超級立方體。

參照上述幾何原理,這個超級立方體的體積就是n^4/4,

數學的奧秘:用微積分可以快速計算出自然數的任意次方之和 - 天天要聞

上述一系類的推導,就可以推導出1到n的k次方之和約等於

數學的奧秘:用微積分可以快速計算出自然數的任意次方之和 - 天天要聞

這正好對應x^k的積分公式

數學的奧秘:用微積分可以快速計算出自然數的任意次方之和 - 天天要聞

所以數學的奧妙非常值得我們去探索,因為你會得到意想不到的結果

科學分類資訊推薦

首張嗅覺圖譜問世 或重塑嗅覺形成認知 - 天天要聞

首張嗅覺圖譜問世 或重塑嗅覺形成認知

研究人員以前所未有的細節繪製了小鼠鼻腔中的嗅覺受體分布圖譜。這一成果顛覆了人們對鼻子如何產生嗅覺的認知。△小鼠鼻腔的顯微鏡橫截面圖像,顯示了鼻腔上皮的解剖結構。圖片來源:Datta Lab4月28日發表於《細胞》的一項研究,揭示了感覺神經元上表達的約1100個嗅覺受體是如何在鼻腔內壁上皮組織中受到嚴格調控的空間位置...
心臟為什麼不會得癌症? - 天天要聞

心臟為什麼不會得癌症?

心臟為什麼不會得癌症?心肌細胞會進行有節律的搏動,並在個體出生後停止增殖,因此,心臟沒有再生能力。近日,義大利的里雅斯特大學醫學院Serena Zacchigna團隊完成的體內癌症模型和離體工程心臟組織實驗表明,心肌細胞搏動所產生的機械力負
暴雨、冰雹要來,廣東天氣明起大反轉!珠海接下來…… - 天天要聞

暴雨、冰雹要來,廣東天氣明起大反轉!珠海接下來……

【來源:珠海發布】「五一」假期前兩天, 珠海天氣晴好,大家都去哪裡玩了?不過天氣馬上要反轉再反轉了! 廣東明天好天氣要暫時「下線」,局部有大暴雨、小冰雹;珠海明天午後也將有雷雨+10級大風…… 這場雨會持續多久?假期接下來的天氣會怎樣?趕緊
河北衡水:假日邂逅飛行 低空魅力引遊人 - 天天要聞

河北衡水:假日邂逅飛行 低空魅力引遊人

5月2日,位於河北省衡水市的中國航協衡水航空飛行營地,各類飛行表演和低空飛行器展示吸引市民遊客觀賞。中國桃城第四屆「翱翔中國」全國低空無人飛行器大賽暨第二屆京津冀低空飛行器集采會於5月1日至2日在此舉行。圖為遊客近距離參觀飛行器。
可拍原子運動過程 揭秘地下30米的「國之重器」 - 天天要聞

可拍原子運動過程 揭秘地下30米的「國之重器」

來源:央視新聞客戶端坐落在上海張江的硬X射線自由電子激光裝置是「十三五」國家重大科技基礎設施建設規劃優先啟動項目,也是上海(長三角)國際科技創新中心核心空間載體——張江科學城重大科技基礎設施集群的旗艦裝置,是我國實現2035年建成科技強國戰