1到n的k次方和

本文详细介绍了前n项自然数、平方数、立方数和四次方数的求和公式,并通过差分法给出了平方数求和的证明过程。此外,文章提及了可能运用拉格朗日插值法进行高次幂求和的方法。

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∑i=1ni=n(n+1)2\sum_{i=1}^ni=\frac{n(n+1)}{2}i=1ni=2n(n+1)
∑i=1ni2=2n3+3n2+n6\sum_{i=1}^ni^2=\frac{2n^3+3n^2+n}{6}i=1ni2=62n3+3n2+n
∑i=1ni3=n4+2n3+n24\sum_{i=1}^ni^3=\frac{n^4+2n^3+n^2}{4}i=1ni3=4n4+2n3+n2
∑i=1ni4=6n5+15n4+10n3−n30\sum_{i=1}^ni^4=\frac{6n^5+15n^4+10n^3-n}{30}i=1ni4=306n5+15n4+10n3n


补个证明,以平方和为例,高次类似。

{(n+1)3−n3=3n2+3n+1n3−(n−1)3=3(n−1)2+3(n−1)+1⋯⋯23−13=3⋅12+3⋅1+1\begin{cases}(n+1)^3-n^3=3n^2+3n+1 \\ n^3-(n-1)^3=3(n-1)^2+3(n-1)+1 \\ \cdots \\ \cdots \\ 2^3-1^3=3\cdot1^2+3\cdot1+1\end{cases}(n+1)3n3=3n2+3n+1n3(n1)3=3(n1)2+3(n1)+12313=312+31+1

左右分别相加,设∑i=1ni2=X\sum_{i=1}^ni^2=Xi=1ni2=X,则有(n+1)3−13=3X+3⋅n(n+1)2+n(n+1)^3-1^3=3X+3\cdot\frac{n(n+1)}{2}+n(n+1)313=3X+32n(n+1)+n
整理可得X=2n3+3n2+n6X=\frac{2n^3+3n^2+n}{6}X=62n3+3n2+n


听说大概还可以用拉格朗日插值法?
博主太菜了,暂时还不会QAQ

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