题目
Problem
In this question you must show all stages of your working.
Solutions relying entirely on calculator technology are not acceptable.
Use the standard results for r=1∑nr and r=1∑nr2 to show that for all positive integers n
∑r=1n(7r−5)2=6n(7n+1)(An+B)
where A and B are integers to be determined.
(6)
题目中文翻译
本题必须展示所有解题步骤。
完全依赖计算器技术的解答不可接受。
使用 r=1∑nr 和 r=1∑nr2 的标准结果证明:对于所有正整数 n,
∑r=1n(7r−5)2=6n(7n+1)(An+B)
其中 A 和 B 为待确定的整数。
解答
解法一
思路
展开
先展开被求和项,再分别使用 ∑r2、∑r 与常数和的标准结果。通分并合并同类项后,对所得二次式因式分解,即可与题目指定形式比较出 A,B。
答题过程
展开
First,
(7r−5)2=49r2−70r+25.
Therefore,
r=1∑n(7r−5)2=====49r=1∑nr2−70r=1∑nr+r=1∑n2549[6n(n+1)(2n+1)]−70[2n(n+1)]+25n6n[49(n+1)(2n+1)−210(n+1)+150]6n(98n2−63n−11)6n(7n+1)(14n−11).
Hence
A=14,B=−11.
解法二
思路
展开
官方替代路线是在得到展开后的二次式后,不直接因式分解,而把题目目标中的 (7n+1)(An+B) 展开并比较各次幂系数。这也能系统地确定 A,B。
答题过程
展开
Following the summation steps in Method 1,
r=1∑n(7r−5)2=6n(98n2−63n−11).
On the other hand,
(7n+1)(An+B)=7An2+(7B+A)n+B.
Comparing this with
98n2−63n−11,
gives
7A=98⟹A=14,
and
B=−11.
The coefficient of n is then
7B+A=7(−11)+14=−63,
which verifies the comparison. Thus
A=14,B=−11,
and hence
r=1∑n(7r−5)2=6n(7n+1)(14n−11).