题目
Problem
5. (a) Use the standard results for r=1∑nr3, r=1∑nr2 and r=1∑nr to show that for all positive integers n,
∑r=1nr(r−1)(r−3)=121n(n+1)(n−1)(3n−10)
(5)
(b) Hence show that
∑r=n+12n+1r(r−1)(r−3)=121n(n+1)(an2+bn+c)
where a, b and c are integers to be determined.
(3)
题目中文翻译
- (a) 利用 r=1∑nr3、r=1∑nr2 和 r=1∑nr 的标准结果证明,对于所有正整数 n
∑r=1nr(r−1)(r−3)=121n(n+1)(n−1)(3n−10)
(b) 由此证明
∑r=n+12n+1r(r−1)(r−3)=121n(n+1)(an2+bn+c)
其中 a、b 和 c 是待定整数。
解答
(a)
解法一
思路
展开
先展开被求和的代数式,再分别套用三个标准求和公式。提取公因式 121n(n+1) 后,将剩余的二次式因式分解,即可得到题目指定的形式。
答题过程
展开
First,
r(r−1)(r−3)=r3−4r2+3r.
Using the standard results,
=−+=−+===r=1∑nr(r−1)(r−3)r=1∑nr34r=1∑nr23r=1∑nr4n2(n+1)232n(n+1)(2n+1)23n(n+1)121n(n+1)[3n(n+1)−8(2n+1)+18]121n(n+1)(3n2−13n+10)121n(n+1)(n−1)(3n−10).
(b)
解法一
思路
展开
承接 (a),把从 1 到 m 的和记为 Sm。所求区间和等于 S2n+1−Sn;代入 (a) 的结果并化简,即可比较系数求出 a、b、c。
答题过程
展开
Let
Sm=r=1∑mr(r−1)(r−3).
From part (a),
Sm=121m(m+1)(m−1)(3m−10).
Therefore,
==−==r=n+1∑2n+1r(r−1)(r−3)S2n+1−Sn121(2n+1)(2n+2)⋅(2n)(6n−7)121n(n+1)(n−1)(3n−10)121n(n+1)[4(2n+1)(6n−7)−(n−1)(3n−10)]121n(n+1)(45n2−19n−38).
Hence
a=45,b=−19,c=−38.