S(n)拆成数字排成的直角三角形:
1 2 2 3 3 3 4 4 4 4 …… n n …… n
这个三角形第一行数字的和为12,第二行数字和为22,……第n行数字和为n2,因此S(n)可以看作这个三角形里所有数字的和
注意上面那个直角三角三角形空缺的部分,将它补全成一个正方形的话,是这样的:
1 1 1 …… 1 2 2 2 …… 2 3 3 3 …… 3 4 4 4 …… 4 …… n n n …… n
这个正方形所有的数字和为n*(1+n)*n/2=n3/2+n2/2
而我们补上的数字是哪些呢?
1 1 1 …… 1 (n-1)个的1 2 2 …… 2 (n-2)个的2 3 …… 3 (n-3)个的3 ……… n-1
又一个直角三角形,我们只需算出这个三角形的数字和T(n),再用刚才算的正方形数字和减去它,便能得到要求的S(n),即S(n)=n3/2+n2/2-T(n)。而这个三角形的每一列数字和很好算,第一列是1,第二列是1+2,第三列是1+2+3,……,最后一列(第n-1列)是1+2+3+……+n-1,根据等差数列前n项和公式,这个三角形第n列的数字和是(1+n)*n/2=n2/2+n/2,所以T(n)相当于(12/2+1/2)+(22/2+2/2)+(32/2+3/2)……+[(n-1)2/2+(n-1)/2] 将各个扩号内的第一项和第二项分别相加,得 T(n)=[12+22+32+……+(n-1)2]/2+(1+2+3+……+n-1)/2 =S(n-1)/2+(n-1)*n/4 =S(n-1)/2+n2/4-n/4 也就是说,S(n)=n3/2+n2/2-T(n) =n3/2+n2/2-S(n-1)-n2/4+n/4 =n3/2+n2/4+n/4-S(n-1)/2 ……① 因为S(n)=12+22+32+……+n2,S(n-1)=12+22+32+……+(n-1)2 可以看出,S(n)=S(n-1)+n2,即S(n-1)=S(n)-n2,代入①式,得到 S(n)=n3/2+n2/4+n/4-S(n)/2+n2/2 3S(n)/2=n3/2+3n2/4+n/4 3S(n)=n3+3n2/2+n/2 S(n)=n3/3+3n2/6+n/6
|