主题
Search

求和


求和是加法运算的结果。例如,将 1、2、3 和 4 相加得到和 10,写作

 1+2+3+4=10.
(1)

被加的数字称为加数,有时也称为被加项。求和运算也可以用大写西格玛符号表示,上下限分别写在上方和下方,索引写在下方。例如,上面的和可以写成

 sum_(k=1)^4k=10.
(2)

数字列表的求和实现为Total[list].

一个和

 sum_(i=1)^na_i
(3)

其中每一项 a_i 由某个固定规则给出(即,{a_i}_(i=1)^n 是一个明确定义的序列)被称为(有限)级数,如果项数 n 是无限的,则该和被称为无限级数(或通常简称为“级数”)。形式为

 sum_(k=1)^nr^k
(4)

的和被称为几何级数

级数收敛的条件可以使用 Wolfram 语言中的以下命令确定SumConvergence[a, n].

一般的有限幂和

 sum_(k=1)^nk^p
(5)

可以用以下表达式给出

 sum_(k=1)^nk^p=((B+n+1)^([p+1])-B^([p+1]))/(p+1),
(6)

这等价于 Faulhaber 公式,其中符号 B^([k]) 表示所讨论的量被提高到适当的 k,并且所有形式为 B^m 的项都被替换为相应的伯努利数 B_m

J. Ziegenbein(私人通讯,2002 年 6 月 19 日)提出的一个有趣的恒等式来自以下恒等式

 n^2-1/2(n-1)n=1/2n(n+1),
(7)

可以写成

 n^2-sum_(k=1)^(n-1)k=sum_(k=1)^nk.
(8)

因此,例如 sum_(k=1)^(10)k=55,可以写成等价的形式

sum_(k=1)^(10)k=10^2-(sum_(k=1)^(9)k)
(9)
=10^2-(9^2-(sum_(k=1)^(8)k))
(10)
=10^2-(9^2-(8^2-(sum_(k=1)^(7)k)))
(11)
=10^2-(9^2-(8^2-(7^2-(sum_(k=1)^(6)k))))
(12)

等等。

尼科马科斯定理给出了幂和 sum_(k=1)^(n)k^3 的一个奇特的表达式。

特殊求和包括

 sum_(j=1)^n(x_j^r)/(product_(k=1; k!=j)^(n)(x_j-x_k))={0   for 0<=r<n-1; 1   for r=n-1; sum_(j=1)^(n)x_j   for r=n
(13)

 sum_(k=1)^n(product_(r=1; r!=k)^(n)(x+k-r))/(product_(r=1; r!=k)^(n)(k-r))=1
(14)

为了最小化一组数字的平方和 {x_i} 围绕给定数字 x_0

S=sum_(i)(x_i-x_0)^2
(15)
=sum_(i)x_i^2-2x_0sumx_i+Nx_0^2,
(16)

导数

 d/(dx_0)S=-2sum_(i)x_i+2Nx_0=0.
(17)

求解 x_0 得到

 x_0=x^_=1/Nsum_(i)x_i,
(18)

因此,当 Sx_0 设置为平均值时最小化。


另请参阅

等差数列, 伯努利数, 二项式和, Clark's Triangle, 收敛性改进, 累积和, 戴德金和, 二重级数, 爱因斯坦求和, 欧拉求和, 阶乘和, Faulhaber 公式, Gabriel's Staircase, 高斯和, 几何级数, Gosper's Algorithm, Hurwitz Zeta 函数, 无穷乘积, Kloosterman's Sum, Lerch Transcendent, 尼科马科斯定理, 奇数定理, 部分和, 帕斯卡三角形, 幂和, 乘积, 拉马努金和, 黎曼 Zeta 函数, 级数, 惠特尼和

使用 Wolfram|Alpha 探索

参考文献

Courant, R. 和 Robbins, H. “前 n 个平方和。” §1.4 in 什么是数学?:思想和方法的初等方法,第 2 版。 英国牛津:牛津大学出版社,第 14-15 页,1996 年。Derbyshire, J. 素数迷恋:伯恩哈德·黎曼与数学中最伟大的未解问题。 纽约:企鹅出版社,第 78-79 页,2004 年。Petkovšek, M.; Wilf, H. S.; 和 Zeilberger, D. A=B. 韦尔斯利,马萨诸塞州:A K Peters,1996 年。 http://www.cis.upenn.edu/~wilf/AeqB.html.

在 Wolfram|Alpha 中引用

求和

请这样引用

韦斯坦因,埃里克·W. “求和。” 来自 MathWorld——Wolfram 网络资源。 https://mathworld.net.cn/Sum.html

学科分类