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立方怎么算公式是怎样的(为何自然数的立方和等于自然数的和平方?)

我们都学习过立方和公式:

1^3+2^3+3^3+…+n^3

=(1+2+3+…+n)^2

要证明这个结论很简单,利用数学归纳法即可。

证明:数学归纳法

1.当n=1时

左边=1^3=1,右边=1^2=1

左边=右边,等式成立;

2.假设当n=k时,等式也成立

1^3+2^3+3^3+…+k^3

=(1+2+3+…+k)^2

3.当n=k+1时

左边=1^3+2^3+…+k^3+(k+1)^3

=(1^3+2^3+…+k^3)+(k+1)^3

=(1+2+…+k)^2+(k+1)^3

右边=[1+2+…+k+(k+1)]^2

=[(1+2+…+k)+(k+1)]^2

=(1+2+…+k)^2+2(1+2+…+k)(k+1)+(k+1)^2

=(1+2+…+k)^2+2[k(k+1)/2](k+1)+(k+1)^2

=(1+2+…+k)^2+k(k+1)^2+(k+1)^2

=(1+2+…+k)^2+(k+1)^2(k+1)

=(1+2+…+k)^2+(k+1)^3

左边=右边,等式依然成立

所以,对所有n∈N*,都有

1^3+2^3+3^3+…+n^3

=(1+2+3+…+n)^2,证毕!

今天我们换一种全新的思维来解释这个结论。

首先回顾自然数和公式:

Sn=1+2+3+…+n=n(n+1)/2

证明:

当n=1时

S1=1

(S1)^2=1^2=1=1^3

(S1)^2=1^3

当n≥2时

(Sn)^2-[S(n-1)]^2

=[n(n+1)/2]^2-[n(n-1)/2]^2

=[n(n+1)/2+n(n-1)/2]×[n(n+1)/2-n(n-1)/2]

=(n^2)×n=n^3

(Sn)^2-[S(n-1)]^2=n^3,n≥2


根据累加公式:

1^3+2^3+3^3+…+n^3

=(S1)^2+[(S2)^2-(S1)^2]+[(S3)^2-(S2)^2]+…+{(Sn)^2-[S(n-1)]^2}

=(Sn)^2=(1+2+3+…+n)^2

1^3+2^3+3^3+…+n^3

=(1+2+3+…+n)^2,证毕!


这种证明的思路实在是太巧妙了,非常值得我们去学习。

最后,再给出一种几何解释,这里不详细阐述了,直接上图。