求连续自然数平方和的公式
前面,在“求连续自然数立方和的公式”一中,介绍了用列表法推导公式的过程。
这种方法浅显易懂,有它突出的优越性。
在“有趣的图形数”一文中,也曾经用图形法推出过求连续自然数平方和的公式:
12+22+32…+n 2=6
)
12)(1(++n n n
这里用列表法再来推导一下这个公式,进一步体会列表法的优点。
首先,算出从1开始的一些连续自然数的和与平方和,列出下表: n 1 2 3 4 5 6 ……
1+2+3+…+n 1 3 6 10 15 21 …… 12+22+32+…+n 2 1 5 14 30 55 91 ……
然后,以连续自然数的平方和为分子,连续自然数的和为分母,构成分数
A n =n n ++++++++ 3213212
222,
再根据表中的数据,算出分数A n 的值,列出下表:
n 1 2 3 4 5 6 ……
A n 1 35 37 3 311 313
……
观察发现,A n 的通项公式是3
1
2+n 。
既然A n =n n ++++++++ 3213212222,而它的通项公式是3
1
2+n ,于是大胆猜想
n n ++++++++ 3213212222=3
1
2+n 。
因为分母1+2+3+…+n =2
)
1(+n n , 所以
2)1(3212222+++++n n n =31
2+n 。
由此得到
12+22+32…+n 2=
2)1(+n n ×312+n =6
)
12)(1(++n n n 。
即
12+22+32…+n 2=
6
)
12)(1(++n n n 。
用数学归纳法很容易证明等式的正确性,这样就轻而易举地推出了求连续自然数平方和的公式。
这个妙不可言的推导过程是数学家波利亚的杰作,关键之处是他运用了“猜想—证明”的思路。
联想到当年著名文学家胡适也曾经有过“大胆假设,小心求证”的名言。
看来,无论数学也好,文学也好,追求真理的道路是相通的。
这件事对我们教师有什么启示吗?有,那就是:切莫轻视了对学生观察、类比和猜想能力的培养,这往往是培育创新思维的有效途径。