数学的奥秘:用微积分可以快速计算出自然数的任意次方之和

2020年07月14日20:24:03 科学 1972

如下是一个简单的1到10的自然数之和:你口算就可以得出结果

数学的奥秘:用微积分可以快速计算出自然数的任意次方之和 - 天天要闻

如果用简单的几何原理来表示,则每个数字都可以用单位正方形表示出来,1个正方形表示1,2个正方形表示2,3个正方形表示3........,那么正方形的面积就是

数学的奥秘:用微积分可以快速计算出自然数的任意次方之和 - 天天要闻

但是上述的计算。少了n个正方形的一半,所以要加上10/2=5,其结果就是1到10的自然数之和

数学的奥秘:用微积分可以快速计算出自然数的任意次方之和 - 天天要闻

那么对于1到100的所有自然数之和等于多少呢?同理,采用上述方法,其结果就是5050,这正是天才数学家高斯8岁时所得到的结果

数学的奥秘:用微积分可以快速计算出自然数的任意次方之和 - 天天要闻

数学的奥秘:用微积分可以快速计算出自然数的任意次方之和 - 天天要闻

我们将其上升到一个高度,计算1到n的所有自然数的平方之和

数学的奥秘:用微积分可以快速计算出自然数的任意次方之和 - 天天要闻

我们同样用几何方法来描述这一原理,只是将单位正方形换成了单位立方体,第一层表示1^2,第二层表示2^2 ,第三层表示3^2........

数学的奥秘:用微积分可以快速计算出自然数的任意次方之和 - 天天要闻

上述图形类似一个四棱锥,棱锥的体积公式就是n^/3

数学的奥秘:用微积分可以快速计算出自然数的任意次方之和 - 天天要闻

我们同样来计算1到n的立方之和,当然这是非常困难的

数学的奥秘:用微积分可以快速计算出自然数的任意次方之和 - 天天要闻

不用担心,我们仿照几何原理,第一个表示边长为1的立方体,第二个表示边长为2的立方体,第三个表示边长为3的立方体.......最后一个表示边长为n的的立方体,最终形成了一个超级立方体。

参照上述几何原理,这个超级立方体的体积就是n^4/4,

数学的奥秘:用微积分可以快速计算出自然数的任意次方之和 - 天天要闻

上述一系类的推导,就可以推导出1到n的k次方之和约等于

数学的奥秘:用微积分可以快速计算出自然数的任意次方之和 - 天天要闻

这正好对应x^k的积分公式

数学的奥秘:用微积分可以快速计算出自然数的任意次方之和 - 天天要闻

所以数学的奥妙非常值得我们去探索,因为你会得到意想不到的结果

科学分类资讯推荐

中国交付全球最大“人造太阳”重要部件 - 天天要闻

中国交付全球最大“人造太阳”重要部件

近日,全球最大“人造太阳”国际热核聚变实验堆(ITER)计划磁体馈线采购包项目迎来关键节点,其最后一套校正场线圈内馈线部件在合肥竣工,并交付起运位于法国的ITER现场。这标志着ITER磁体馈线系统中所有超大部件的研制顺利完成。ITER磁体馈线系统由中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所研制,被称为ITER磁体系...
张振丰调研温州学研究联合会 构建中国学视野下的温州学研究体系 - 天天要闻

张振丰调研温州学研究联合会 构建中国学视野下的温州学研究体系

4月13日,副省长、市委书记张振丰在温州学研究联合会调研时强调,要深入学习贯彻习近平文化思想和习近平总书记考察浙江重要讲话精神,坚持“立足温州、研究温州、服务温州”,深化时间维度、放大空间维度,贯通历史研究温州、跳出温州研究温州,努力打造温州建设高水平文化强市的重要窗口、具有全国影响力的地方学术研究的...
土拨鼠等动植物不得携带入境!关于国门生物安全,你要知道这些 - 天天要闻

土拨鼠等动植物不得携带入境!关于国门生物安全,你要知道这些

极目新闻记者 张秀娟通讯员 赵梦洁 黄晓彧 林敏“小朋友们,外来入侵物种包括哪些呢?”“在咱们出国旅游前,需注意哪些问题呢?”4月12日,在第十个全民国家安全教育日来临之际,武汉海关在武汉天河国际机场开展了一场别开生面的“海关开放日”活动。15名小学生化身“国门小卫士”,零距离体验、参与海关全民国家安全教育...
月球上跳一跳,轻松打破跳高世界纪录!这个展会,解密引力奥秘 - 天天要闻

月球上跳一跳,轻松打破跳高世界纪录!这个展会,解密引力奥秘

顶端新闻记者 杨逍 文 时硕 图如果你向往星辰宇宙,那你是否幻想过在其他星球上跳跃?在本次国防展的“星球重力”互动体验机前,你每次的纵身一跃,都会化身成屏幕中身穿宇航员服的小人,来到月球、金星、火星、火卫二、土卫一等星体上,屏幕的上方记录着你的跳跃高度。在月球,你轻轻一跃就能达到3米高度,轻松打破2.45米...
4月13日石家庄强风显著增强的原因 - 天天要闻

4月13日石家庄强风显著增强的原因

4月13日石家庄强风显著增强的原因,是多重气象条件和地理因素共同作用的结果。根据气象监测和专家分析,此次强风具有以下关键成因:一、极端天气系统的叠加效应1.
神十九乘组“太空出差”倒计时:各项空间科学实(试)验稳步推进 - 天天要闻

神十九乘组“太空出差”倒计时:各项空间科学实(试)验稳步推进

IT之家 4 月 13 日消息,据央视网报道,神舟十九号航天员乘组的“太空出差”之旅即将进入倒计时。上周,神十九乘组稳步推进各项空间科学实(试)验,在开展站内环境监测、设备检查维护等工作同时,积极开展健康维护。神十九乘组利用脑电设备开展了多项实验的测试工作,地面科研人员将利用获取的数据探究重力对视觉运动信息...
感受活力丨机器人正在进化中……这样的“生活搭子”,你喜欢吗? - 天天要闻

感受活力丨机器人正在进化中……这样的“生活搭子”,你喜欢吗?

模仿人类奔跑、跳跃、空翻,像人一样说话、思考甚至察言观色。这不是科幻电影对未来的虚构,而是2025中国机器人产业阔步向前的现实。小时候的你,是不是也曾畅想过:家里有一个机器人,能买菜、做饭、铺床、扫地,帮你干农活,还可以照顾家里老人……时至今日,这些“天马行空”的想象,正在变成现实。“12点了,您该吃药了...