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上面已经说过了,王老头子的一盘汤团,各层正好成一个二次差级数,倘若我们能够知道计算一般差级数的和的公式,岂不是大大便宜了吗?
对,我们就来讲这个,让我们偷学帕斯卡来作一个一般差级数的三角形。
差,在英文是difference,和用S代Sum一般,如法炮制就用d代difference。
本来是已够了,然而我们还可以更别致一些,用个相当于d的希腊字母Δ来代。
设差级数的一串数为u1、u2、u3……第一次的差为Δu1、Δu2、Δu3……第二次的差为Δ2u1、Δ2u2、Δ2u3……第三次的差为Δ3u1、Δ3u2、Δ3u3……这样一来,就得下面的三角形。
这个三角形的构成,实际上说,非常简单,下一排的数,总是它上一排的左右两个数的差,即:
Δu1=u2-u1,Δu2=u3-u2,Δu3=u4-u3,……
Δ2u1=Δu2-Δu1,Δ2u2=Δu3-Δu2,Δ2u3=Δu4-Δu3,……
Δ3u1=Δ2u2-Δ2u1,Δ3u2=Δ2u3-Δ2u2,Δ3u3=Δ2u4-Δ2u3,……
加法原可说是减法的还原,因此由上面的关系,便可得出:
u2=u1+Δu1(1)
Δu2=Δu1+Δ2u1,u3=u2+Δu2
∴u3=(u1+Δu1)+(Δu1+Δ2u1)=u1+2Δu1+Δ2u1(2)
照样地,第二排当作第一排,第三排当作第二排,便可得:
Δu3=Δu1+2Δ2u1+Δ3u1
u4=u3+Δu3=(u1+2Δu1+Δ2u1)+(Δu1+2Δ2u1+Δ3u1)
=u1+3Δu1+3Δ2u1+Δ3u1(3)
把(1)(2)(3)三个式子一比较,右边各项的数系数是1,1;1,2,1;1,3,3,1。
这恰好相当于二项式a+b=a+b,(a+b)2=a2+2ab+b2,(a+b)3=a3+3a2b+3ab2+b3,各展开式中各项的系数。
依了这个事实,照数学归纳法的步骤,我们无妨走进第二步,假定推到一般去,而得出:
照前面的样,把第n+1排作第一排,第n+2排作第二排,便可得:
将这两个式子相加,很巧地就得:
………………………………………………
这不是已将数学归纳法的三步走完了吗?可见得我们假定对于n的公式若是对的,那么,它于n+1也是对的。
而事实上它对于1、2、3、4等都是对的,可见得它对于6、7、8……也是对的,所以推到一般都是对的。
倘若你还记得我们讲组合——见《棕榄谜》——时所用的符号,那么就可将这公式写得更简明一点:
这个式子所表示的是什么,你可知道?它就是用差级数的第一项和各次差的第一项,表出这差级数的一般项。
假如王老头子的那一盘汤团一共堆了十层,因为,这差级数的第一项u1是1,第一次差的第一项Δu1是3,第二次差的第一项Δ2u1是2,第三次以后的Δ3u1,Δ4u1都是0,所以第十层的汤团的个数便是:
这个得数谁也用不到怀疑,王老头子的那盘汤团的第十层,正是每边十个的正方形,一共恰好不折不扣的一百个。
我们要求的原是计算差级数和的公式,现在跑这野马干什么?
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