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

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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

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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

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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

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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

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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........

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上述圖形類似一個四稜錐,稜錐的體積公式就是n^/3

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我們同樣來計算1到n的立方之和,當然這是非常困難的

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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,

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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

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這正好對應x^k的積分公式

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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

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