正整数平方及更高幂次公式简单推导
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首先是$\sum\limits_{i=1}^n i$
因为$(n+1)^2-n^2=2\times n+1$
$\begin{align} (n+1)^2-n^2+n^2-(n-1)^2+\cdots +2^2-1^2 & = 2n+1+2(n-1)+1+\cdots+2+1 \end{align}$
$\begin{align} (n+1)^2-1=2\times \sum_{i=1}^n i+n \ \end{align}$
$\begin{align} \frac{n(n+1)}{2}=\sum\limits_{i=1}^n i\ \end{align}$
之后推导到平方上去。
$(n+1)^3-n^3=3n^2+3n+1$
$\to (n+1)^3-n^3+n^3-(n-1)^3+\cdots +2^3-1^3=3\sum\limits_{i=1}^ni^2+3\sum\limits_{i=1}^ni+n$
$\to (n+1)^3-1-\frac{3n(n+1)}{2}-n=3\sum\limits_{i=1}^n i^2$
$\to (n+1)[(n+1)^2-\frac{3n}{2}-1]=3\sum\limits_{i=1}^n i^2$
$\to \frac{(n+1)(2n+1)n}{6}=\sum\limits_{i=1}^n i^2$
以此类推
$\sum\limits_{i=1}^n i^k=$最高次数为$k+1$的$n$的多项式
以及附带独特版本:
已知离散求和与连续求积分之间的关系 (可以画图直观理解):
因为:
所以:
又因为:
所以: