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图解平方求和公式

连续自然数的平方和,可以用公式 ((2n + 1) / 3 x (n x (n+1) / 2)即n x (n+1) x (2n+1) / 6来求解,那么为什么可以这样来求和呢?因为网页不方便写分数形式的公式,这里就用图片的形式来表达一下:

graphical_sum_of_squares_p1

聪明的数学家发现,平方求和的公式可以用几何图形来表现,求1平方至5平方的和,可以绘制成这样一个三角形的阵列,三角形阵列中所有数字之和,就是题目的解;

graphical_sum_of_squares_p2

神奇的是,把三角形分别旋转120度和240度之后,三个三角形任意位置的数字之和都相等;

graphical_sum_of_squares_p3

将这三个三角形的相同位置的数字叠加,就得到了这样一个新的三角形,因为之前只是旋转了三角形,所以原三个三角阵列的和都是相同的,而新的三角形的和,是原有任一三角形的3倍;

graphical_sum_of_squares_p4

这就是2n+1的来源,假设3角形阵列有n行,新的三角形的每一项的值都是2n+1,但是因为我们只是求一个三角形阵列的总和,所以我们还需要除以3。也就是(2n+1)/3,至于n x (n+1) / 2,这是求三角形阵列项数的项数公式。知道了每一项的值,也求出了项数,我们就可以很轻松的求出该阵列的总和了。

标签: 数学

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