连续自然数的平方和公式可以通过求和公式推导得出。以下是一种常见的推导方法:
假设要计算的连续自然数从1开始,到n结束。那么我们可以先计算每个数的平方,再将它们相加。
第一个数的平方是1^2 = 1;
第二个数的平方是2^2 = 4;
第三个数的平方是3^2 = 9;
依此类推,第n个数的平方是n^2。
将这些平方相加得到平方和,即1 + 4 + 9 + ... + n^2。
可以观察到,每个平方是前一个平方加上前一个奇数。例如,4是1+3,9是4+5,16是9+7,以此类推。
因此,平方和可以表示为:
1 + (1+3) + (1+3+5) + ... + (1+3+5+...+(2n-1))
我们可以对这个求和式进行简化。每个括号内的求和式可以用等差数列求和公式来计算。
首先,第k个括号内的求和式为 1+3+5+...+(2k-1)。这个等差数列的公差是2,首项是1,最后一项是2k-1。根据等差数列求和公式,可得:
1+3+5+...+(2k-1) = k(2k-1)/2 = k(2k-1)
将这个结果代入原始的平方和公式中得:
1 + (1+3) + (1+3+5) + ... + (1+3+5+...+(2n-1))
= 1×(1) + 2×(1+3) + 3×(1+3+5) + ... + n×(1+3+5+...+(2n-1))
= (1×1) + (2×1+2×3) + (3×1+3×3+3×5) + ... + (n×1+n×3+...+n×(2n-1))
= 1^2 + 2^2 + 3^2 + ... + n^2
所以,连续自然数的平方和公式为:
1^2 + 2^2 + 3^2 + ... + n^2 = n(n+1)(2n+1)/6