题目
Problem
(a) Use the standard results for summations to show that for all positive integers n
∑r=1nr(r+1)(r+5)=41n(n+a)(n+b)(n+c)
where a,b and c are integers to be determined.
(5)
(b) Hence determine the value of
20×21×25+21×22×26+⋯+40×41×45
(2)
题目中文翻译
(a) 利用标准的求和公式,证明对所有正整数 n,均有
∑r=1nr(r+1)(r+5)=41n(n+a)(n+b)(n+c)
其中 a,b,c 为待求的整数。
(b) 由此确定以下算式的值:
20×21×25+21×22×26+⋯+40×41×45
解答
(a)
解法一
思路
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先展开一般项,再分别使用立方和、平方和与自然数和公式。提取公因子 41n(n+1) 后,将剩余二次式因式分解,便可与题目给出的形式比较。
答题过程
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First,
r(r+1)(r+5)=r3+6r2+5r.
Using the standard summation formulae,
r=1∑nr(r+1)(r+5)=====r=1∑nr3+6r=1∑nr2+5r=1∑nr4n2(n+1)2+n(n+1)(2n+1)+25n(n+1)41n(n+1)[n(n+1)+4(2n+1)+10]41n(n+1)(n2+9n+14)41n(n+1)(n+2)(n+7).
Thus the required result is
r=1∑nr(r+1)(r+5)=41n(n+1)(n+2)(n+7),
with, for example,
a=1,b=2,c=7.
(b)
解法一
思路
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给定算式的一般项是 r(r+1)(r+5),范围从 r=20 到 r=40。承接 (a),用前 40 项的和减去前 19 项的和。
答题过程
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Using the result from part (a),
=====20⋅21⋅25+21⋅22⋅26+⋯+40⋅41⋅45r=20∑40r(r+1)(r+5)r=1∑40r(r+1)(r+5)−r=1∑19r(r+1)(r+5)41(40)(41)(42)(47)−41(19)(20)(21)(26)809340−51870757470.