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三个数差的平方公式推导过程_平方和公式推导过程(一个自然数立方和高中数学知识点总结)...

平方和,数学术语,定义为2个或多个数的平方相加。通常是一些正整数的平方之和,整数的个数可以是有限个,也可以是无限多。平方公式(a+b)^2a^2+b^2+2ab,其中a^2+b^2

平方和,数学术语,定义为2个或多个数的平方相加。通常是一些正整数的平方之和,整数的个数可以是有限个,也可以是无限多。

平方公式(a+b)^2=a^2+b^2+2ab,其中a^2+b^2是平方和。

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,其和又可称为四角锥数,或金字塔数也就是正方形数的级数。此公式是冯哈伯公式的一个特例。

我们知道以下前n项自然数平方和的计算公式:

《三个数差的平方公式推导过程_平方和公式推导过程(一个自然数立方和高中数学知识点总结)...》

有很多关于这个公式的证明方法,比如数学归纳法、待定系数法、裂项相消法等。今天介绍两个数形结合的方法。

方法一

我们知道前n项自然数的和

《三个数差的平方公式推导过程_平方和公式推导过程(一个自然数立方和高中数学知识点总结)...》

于是

《三个数差的平方公式推导过程_平方和公式推导过程(一个自然数立方和高中数学知识点总结)...》

这是巧合吗?

把左边平方和拆开,乘法拆成加法,写成

《三个数差的平方公式推导过程_平方和公式推导过程(一个自然数立方和高中数学知识点总结)...》

第一行1个数,第二行2个数,第三行3个数,…,第n行n个数,这样一共(1+2+3+…+n)=n(n+1)/2 个数相加。

简记为一张三角形图:

《三个数差的平方公式推导过程_平方和公式推导过程(一个自然数立方和高中数学知识点总结)...》

逆时针旋转120°,得到

《三个数差的平方公式推导过程_平方和公式推导过程(一个自然数立方和高中数学知识点总结)...》

再逆时针旋转120°,又得到

《三个数差的平方公式推导过程_平方和公式推导过程(一个自然数立方和高中数学知识点总结)...》

对上面三个三角形,相同位置处的三个数对应相加,其和恰为定值(2n+1),即:

《三个数差的平方公式推导过程_平方和公式推导过程(一个自然数立方和高中数学知识点总结)...》

于是

方法二

立体的看,平方和就是下面所有方块的体积和:

《三个数差的平方公式推导过程_平方和公式推导过程(一个自然数立方和高中数学知识点总结)...》

堆起来,就是

《三个数差的平方公式推导过程_平方和公式推导过程(一个自然数立方和高中数学知识点总结)...》

类似地,取三堆相同的

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然后再堆起来

《三个数差的平方公式推导过程_平方和公式推导过程(一个自然数立方和高中数学知识点总结)...》

最上面一层的方块,从中间切开,拼到缺的那部分,就得到一个三边分别为n+1/2,n,n+1的长方体:

《三个数差的平方公式推导过程_平方和公式推导过程(一个自然数立方和高中数学知识点总结)...》

于是总体积

《三个数差的平方公式推导过程_平方和公式推导过程(一个自然数立方和高中数学知识点总结)...》

当然,第二种方法也可以取6堆,直接拼成一个三边分别为2n+1,n,n+1的长方体。

《三个数差的平方公式推导过程_平方和公式推导过程(一个自然数立方和高中数学知识点总结)...》

殊途同归。

最后附赠一个自然数立方和的图解:

《三个数差的平方公式推导过程_平方和公式推导过程(一个自然数立方和高中数学知识点总结)...》

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