平方和公式

2026-07-06 03:40:54

平方和公式是一个比较常用公式,用于求连续自然数的平方和(Sum of squares),其和又可称为四角锥数,或金字塔数(square pyramidal number)也就是正方形数的级数。

此公式是冯哈伯公式(Faulhaber's formula)的一个特例。

J. Faulhaber 在1631年的Academiae Algebrae中发表的第一个正整数的幂和通用公式。

定理为:

其中,

是Kronecker符号,

是二项式系数,且

是第i个Bernoulli数。

公式

利用此公式可求得前n项平方和为:

n

前n项平方和

n

前n项平方和

n

前n项平方和

n

前n项平方和

n

前n项平方和

1

1

6

91

11

506

16

1496

21

3311

2

5

7

140

12

650

17

1785

22

3795

3

14

8

204

13

819

18

2109

23

4324

4

30

9

285

14

1015

19

2470

24

4900

5

55

10

385

15

1240

20

2870

25

5525

n=26,27,28,29......时

前n项平方和和为:6201, 6930, 7714, 8555, 9455,

10416, 11440, 12529, 13685, 14910, 16206, 17575, 19019, 20540, 22140,

23821, 25585, 27434, 29370…… [1]

证明方法编辑

证法一 (归纳猜想法):

1、

时,

2、

时,

3、设

时,公式成立,即

则当

时,

也满足公式。

根据数学归纳法,对一切自然数n有

成立。

证法二 (利用恒等式

):

…………

.

求和得:

,

由于

(可由倒序求和得到),

代入上式得:

整理后得:

证法三(

) :

=

=

因为

所以,

证法四 (排列组合法):

由于

因此我们有

=

由于

于是我们有

证法五 (拆分,直接推导法):

1=1

2²=1+3

3²=1+3+5

4²=1+3+5+7

...

(n-1)²=1+3+5+7+...+[2(n-1)-1]

n²=1+3+5+7+...+[2n-1]

求和得:

……(*)

因为前n项平方和与前n-1项平方和差为n²

代入(*)式,得:

此式即

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