平方和公式
平方和公式证明一
上图,其中的一个即为1方+2方+…+n方(以4层为例);三个组合起来,如下图:
上面多出了半层(空间想象不好的话,可以选择证明二)
上图,将最上层的按1/2剖开,然后把深色部分旋转摆在顶层,如下图:
上图立方体边长分别为n、n+1、n+1/2,其体积为n(n+1)(n+1/2),由于这个立方体是由三个同样的物体组合起来,则其中的每一个为n(n+1)(n+1/2)/3,即1方+2方+…+n方=n(n+1)(n+1/2)/3。
平方和公式证明二:
左上角红色为1方,将1方摆在2方(黄色)上即左侧第二个图,继续将1方+2方摆在3方(绿色)上,就是左侧第三个图,以此类推,左侧图示到5方(紫色)。
1方及其底下覆盖的其他格子,共为n层(示例中为5层),展开摆放,如右侧红色部分;
2方及其底下覆盖的其他格子(不含已经计算过的1方),共为n-1层(示例中为4层),每层3个(不含已经计算过得1方),如右侧黄色部分;
以此类推,绿色n-2层(示例中为3层),每层5个;
紫色n-4层(示例中为1层,每层9个;
在右侧彩色方块的两侧,增加黑色方块,其中的一侧,根据粗线分隔,可以看出,即1方+2方+…+n方,当然彩色部分就是我们摆过来的1方+2方+…+n方,整个图形为3倍的1方+2方+…+n方;
图形的宽为2(n-1)+1+2=2n+1,说明:2(n-1)+1是紫色的部分,看左侧的图,紫色转角的部分为1,除去这个转角,横向和纵向各为n-1,此外还有右侧图形最底层的两侧,各增加一个黑色方块,即2;
图形的高为1+2+…+n=n(n+1)/2;
图形的面积为(2n+1)n(n+1)/2,即n(n+1)(n+1/2),而这个图形是3个1方+2方+…+n方,即1方+2方+…+n方=n(n+1)(n+1/2)/3。