数列an=1^2+2^2+3^2+
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解决时间 2021-02-10 10:43
- 提问者网友:精神病院里
- 2021-02-09 15:15
数列an=1^2+2^2+3^2+
最佳答案
- 五星知识达人网友:掌灯师
- 2021-02-09 15:54
这个数列的通项是an=1/6×n(n+1)(2n+1)
证明方法有很多种。
证法一:数学归纳法。
1)n=1时,显然成立。
2)假设n=k(k≥1)时成立,即ak=1/6×k(k+1)(2k+1)
等式两边同加(k+1)²,得:a(k+1)=1/6×k(k+1)(2k+1)+(k+1)²
分解因式得,a(k+1)=1/6×(k+1)×【k(2k+1)+6(k+1)】
=1/6×(k+1)×【2k²+7k+6】
=1/6×(k+1)(k+2)(2k+3)
所以n=k+1时等式仍成立。
综合1),2)知通项成立。
注:此证法的难度在于分解因式。
证法二:写出以下等式
(n+1)³=n³+3n²+3n+1
n³=(n-1)³+3(n-1)²+3(n-1)+1
(n-1)³=(n-2)³+3(n-2)²+3(n-2)+1
……
2³=1²+3×1²+3×1+1
将以上所有等式相加,可消去除(n+1)³外的所有三次项
得(n+1)³=1³+3an+3×½n(n+1)+1
经变换得an=1/6×n(n+1)(2n+1)
证法三:待定系数法。
首先,an一定是关于n的整式函数;由微积分分析得,an的最高次项为3
因此设an=pn³+qn²+rn+s,p,q,r,s是常数
随意代入4个数,即可解得p=1/3,q=1/2,r=1/6,s=0
所以an=1/3n³+1/2n²+1/6n=1/6×n(n+1)(2n+1)
证法四:对一类数列进行分析。
假设已知数列{xn}前n项和为Sn,现在对数列{n×xn}的前n项和Tn进行分析
记yn=n×xn。作数列zn=(n+1)×Sn-Tn
于是zn=nx1+(n-1)x2+(n-2)x3+……+2x(n-1)+xn
所以z(n+1)=(n+1)x1+nx2+(n-1)x3+……+2xn+xn(n+1)
相减得z(n+1)-zn=x1+x2+……+xn=Sn
因此zn=S1+S2+……+S(n-1)
所以Tn=(n+1)Sn-∑Si(从1到n-1求和)
现在来求an。
显然an=1×1+2×2+……+n×n
在刚才的公式中,令xn=n即得an=(n+1)×½n(n+1)-½【1×2+2×3+……+(n-1)×n】
所以an=½n(n+1)²-½【(1-1)+(2×2-2)+(3×3-3)+……+(n×n-n)】
=½n(n+1)²-½【(1²+2²+……+n²)-(1+2+……+n)】
所以an=½n(n+1)²-½an+½×½n(n+1)
移项,3/2an=½n(n+1)²+¼n(n+1)
化简得an=1/6×n(n+1)(2n+1)
注:这种方法还可以解决其它许多问题,如斐波那契数列的求和问题。但这种方法本身比较麻烦。
这个公式的证明还有许多证法。希望以上几种证法对楼主有用
证明方法有很多种。
证法一:数学归纳法。
1)n=1时,显然成立。
2)假设n=k(k≥1)时成立,即ak=1/6×k(k+1)(2k+1)
等式两边同加(k+1)²,得:a(k+1)=1/6×k(k+1)(2k+1)+(k+1)²
分解因式得,a(k+1)=1/6×(k+1)×【k(2k+1)+6(k+1)】
=1/6×(k+1)×【2k²+7k+6】
=1/6×(k+1)(k+2)(2k+3)
所以n=k+1时等式仍成立。
综合1),2)知通项成立。
注:此证法的难度在于分解因式。
证法二:写出以下等式
(n+1)³=n³+3n²+3n+1
n³=(n-1)³+3(n-1)²+3(n-1)+1
(n-1)³=(n-2)³+3(n-2)²+3(n-2)+1
……
2³=1²+3×1²+3×1+1
将以上所有等式相加,可消去除(n+1)³外的所有三次项
得(n+1)³=1³+3an+3×½n(n+1)+1
经变换得an=1/6×n(n+1)(2n+1)
证法三:待定系数法。
首先,an一定是关于n的整式函数;由微积分分析得,an的最高次项为3
因此设an=pn³+qn²+rn+s,p,q,r,s是常数
随意代入4个数,即可解得p=1/3,q=1/2,r=1/6,s=0
所以an=1/3n³+1/2n²+1/6n=1/6×n(n+1)(2n+1)
证法四:对一类数列进行分析。
假设已知数列{xn}前n项和为Sn,现在对数列{n×xn}的前n项和Tn进行分析
记yn=n×xn。作数列zn=(n+1)×Sn-Tn
于是zn=nx1+(n-1)x2+(n-2)x3+……+2x(n-1)+xn
所以z(n+1)=(n+1)x1+nx2+(n-1)x3+……+2xn+xn(n+1)
相减得z(n+1)-zn=x1+x2+……+xn=Sn
因此zn=S1+S2+……+S(n-1)
所以Tn=(n+1)Sn-∑Si(从1到n-1求和)
现在来求an。
显然an=1×1+2×2+……+n×n
在刚才的公式中,令xn=n即得an=(n+1)×½n(n+1)-½【1×2+2×3+……+(n-1)×n】
所以an=½n(n+1)²-½【(1-1)+(2×2-2)+(3×3-3)+……+(n×n-n)】
=½n(n+1)²-½【(1²+2²+……+n²)-(1+2+……+n)】
所以an=½n(n+1)²-½an+½×½n(n+1)
移项,3/2an=½n(n+1)²+¼n(n+1)
化简得an=1/6×n(n+1)(2n+1)
注:这种方法还可以解决其它许多问题,如斐波那契数列的求和问题。但这种方法本身比较麻烦。
这个公式的证明还有许多证法。希望以上几种证法对楼主有用
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