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2025
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几何证明1^2+2^2+3^2+…+n^2=n(n+1)(2n+1)/6

根据我昨日证明公式13+23+33+…+n3=n2(n+1)2/4的方法,我重新排列了正方形的位置,终于成功证明了公式12+22+32+…+n2=n(n+1)(2n+1)/6。证明图如下:

6.jpg

图中有n个正方形(我只画出5个),都置于图中最大的矩形中。

矩形的宽即n

矩形的长:1+2+3+…+n=n(n+1)/2=(n2+n)/2

矩形面积:n(n2+n)/2=(n3+n2)/2

左下部空余部分(矩形与全部正方形的差)可以分为n-1条。

每条宽度均为1。从上向下数第i条长度=1+2+3+…+i=i(i+1)/2=(i2+i)/2

则第i条面积也为(i2+i)/2。

所有n-1条的总面积:

(12+1)/2+(22+2)/2+(32+3)/2+…+[(n-1)2+(n-1)]/2

={[12+22+32+…+(n-1)2]+[1+2+3+…+(n-1)]}/2

=[(12+22+32+…+n2)-n2+n(n-1)/2]/2

=[(12+22+32+…+n2)-2n2/2+(n2-n)/2]/2

=[(12+22+32+…+n2)-(n2+n)/2]/2

为便于书写,记12+22+32+…+n2=t2

显然,大矩形面积=全部正方形面积+空余部分面积,则

(n3+n2)/2=t+[t-(n2+n)/2]/2

n3+n2=2t+t-(n2+n)/2

2n3+2n2=6t-n2-n

6t=2n3+3n2+n

t=n(n+1)(2n+1)/6

即:

12+22+32+…+n2=n(n+1)(2n+1)/6


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