平方和级数求和

证明函数的∑i=0i=ni2=n(2n+1)(n+1)6\sum_{i=0}^{i=n}i^2=\frac{n(2n+1)(n+1)}{6}i=0i=ni2=6n(2n+1)(n+1)

用差分方程解释:
y(n)−y(n−1)=n2y(n)-y(n-1)=n^2y(n)y(n1)=n2
y(n−1)−y(n−2)=(n−1)2y(n-1)-y(n-2)=(n-1)^2y(n1)y(n2)=(n1)2
y(n−2)−y(n−3)=(n−2)2y(n-2)-y(n-3)=(n-2)^2y(n2)y(n3)=(n2)2

y(3)−y(2)=32y(3)-y(2)=3^2y(3)y(2)=32
y(2)−y(1)=22y(2)-y(1)=2^2y(2)y(1)=22
y(n)−y(n−1)+y(n−1)−y(n−2)+y(n−2)−y(n−3)+...+y(3)−y(2)+y(2)−y(1)=y(n)−y(1)=22+32+42+...+n2→y(n)=∑i=1i=ni2y(n)-y(n-1)+y(n-1)-y(n-2)+y(n-2)-y(n-3) +...+y(3)-y(2)+y(2)-y(1)=y(n)-y(1)=2^2+3^2 +4^2+...+n^2\rightarrow y(n)=\sum_{i=1}^{i=n}i^2y(n)y(n1)+y(n1)y(n2)+y(n2)y(n3)+...+y(3)y(2)+y(2)y(1)=y(n)y(1)=22+32+42+...+n2y(n)=i=1i=ni2
所以只要求解出差分方程的解即可得到所求的平方和,如下求解
y(n)−y(n−1)=n2y(n)-y(n-1)=n^2y(n)y(n1)=n2
两边进行Z变换→Y(Z)(1−Z−1)=2(Z−1)3→Y(Z)=2Z(Z−1)4\rightarrow Y(Z)(1-Z^{-1})=\dfrac{2}{(Z-1)^3}\rightarrow Y(Z)=\dfrac{2Z}{(Z-1)^4}Y(Z)(1Z1)=(Z1)32Y(Z)=(Z1)42Z
留数法求解多重极点的Z反变换:
Y(Z)=Z2(Z−1)(Z−1)4→Y(Z)=[Z2(Z−1)(Z−1)4(Z−1)4Zn−1]′′′/3!=(Z2(Z−1))′′′3!=n(2n+1)(n+1)6Y(Z)=\dfrac{Z^2(Z-1)}{(Z-1)^4}\rightarrow Y(Z)={[\dfrac{Z^2(Z-1)}{(Z-1)^4}(Z-1)^4Z^{n-1}]}\prime\prime\prime/3!=\dfrac{(Z^2(Z-1))\prime\prime\prime}{3!}=\dfrac{n(2n+1)(n+1)}{6}Y(Z)=(Z1)4Z2(Z1)Y(Z)=[(Z1)4Z2(Z1)(Z1)4Zn1]/3!=3!(Z2(Z1))=6n(2n+1)(n+1)


在这里将u(n)省去了以便方程看的更清楚,从而忽略变换。

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