有趣的平方和等式
下面是一些关于平方和的等式:
12+42+62+72=22+32+52+82 (都等于102)
22+52+72+82=32+42+62+92 (都等于142)
32+62+82+92=42+52+72+102 (都等于190)
观察发现:这3个等式中的8个平方数的底数都是连续自然数。(第一个等式是1~8,第二个等式是2~9,第三个等式是3~10)。
进一步观察又发现:如果用①~⑧表示3个等式中,从小到大第一个自然数的平方到第八个自然数的平方,那么,这3个等式都可以归结为:
①+④+⑥+⑦=②+③+⑤+⑧
难道这就是组成这类等式的规律吗?让我们换8个数,比如4~11试试看:
①=42=16,②=52=25,③=62=36,④=72=49,⑤=82=64,⑥=92=81,⑦=102=100,⑧=112=121。
①+④+⑥+⑦=16+49+81+100=246,②+③+⑤+⑧=25+36+64+121=246。果然①+④+⑥+⑦=②+③+⑤+⑧。
再换大一点的数,比如57~64试试看:
①=572=3249,②=582=3364,③=592=3481,④=602=3600,⑤=612=3721,⑥=622=3844,⑦=632=3969,⑧=642=4096。
①+④+⑥+⑦=3249+3600+3844+3969=14662,②+③+⑤+⑧=3364+3481+3721+4096=14662。果然①+④+⑥+⑦=②+③+⑤+⑧。
当然,验证不能代替证明。为了检验上面发现的规律有没有普遍性,设8个连续自然数是n、n+1、n+2、n+3、n+4、n+5、n+6、n+7。
①+④+⑥+⑦=n2+(n+3)2+(n+5)2+(n+6)2=n2+(n2+6n+9)+(n2+10n+25)+(n2+12n+36)=4n2+28n+70。
②+③+⑤+⑧=(n+1)2+(n+2)2+(n+4)2+(n+7)2=(n2+2n+1)+(n2+4n+4)+(n2+8n+16)+(n2+14n+49)=4n2+28n+70。
于是,①+④+⑥+⑦=②+③+⑤+⑧,即
n2+(n+3)2+(n+5)2+(n+6)2=(n+1)2+(n+2)2+(n+4)2+(n+7)2
看来,我们的确发现了一个有普遍性的规律。于是,想写出多少个这样的等式就能写出多少个这样的等式。比如,
用123~130就能写出:
1232+1262+1282+1292=1242+1252+1272+1302
用987654321~987654328就能写出:
9876543212+9876543242+9876543262+9876543272=9876543222+9876543232+9876543252+9876543282
由此我们得到一个可贵的经验:观察—探索—发现—验证—证明,看来是学习数学的一个有效
方法
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,值得记取。