例i) f(x)=x𠆢2,求Sf(x)。因为C。=)0,1,4
C1=) 1, 3
C2=) 2
所以,f(x)=C。g。(x)+C1·g1(x)+C2·g2(x)=g1(x)+2·g2(x)=x+2·1/2·x(x-1)=x𠆢2
Sf(x)=C。·g1+C1·g2+C2·g3=g2+2·g3=1/2·x(x-1)+2/6·x(x-1)(x-2)=1/6·x(x-1)(2x-1)
如果令x=n+1,则可得到自然数序列{n𠆢2}的求和公式Sn=1/6·n(n+1)(2n十1)
例ii)f(x)=x𠆢3,求Sf(x)
因为,C。=)0, 1, 8, 27
C1=) 1, 7, 19
C2=) 6, 12
C3=)6
f(x)=C。g。+C1·g1+C2·g2+C3·g3=g1+6g2+6g3=x𠆢3
所以,Sf(x)=g2+6·g3+6·g4=1/4·[x(x-1)]𠆢2
同样令x=n+1,则可以得到自然数序列{n𠆢3}的求和公式Sn=1/4·[n(n+1)]𠆢2
下面我们用这种方法来求自然数序列{n𠆢4}的求和公式Sn。首先求多项式f(x)=x𠆢4的求和公式Sf(x)
因为C。=)0, 1, 16, 81, 256
C1=) 1, 15, 65, 175
C2=) 14, 50, 110
C3=) 36, 60
C4=) 24
f(x)=g1+14·g2+36·g3+24·g4=x𠆢4
所以,Sf(x)=g2+14·g3十36·g4+24·g5=1/2·x(x-1)+14·1/3!·x(x-1)(x-2)+36·1/4!·x(x-1)(x-2)(x-3)+24·1/5!·x(x-1)(x-2)(x-3)(x-4)=1/30·x(x-1)(6·x𠆢3-9·x𠆢2+x+1)=1/30·x(x-1)(2x-1)(3·x𠆢2-3x-1)
如果令x=n+1,则自然数序列{n𠆢4}的求和公式Sn=1/30·n(n+1)(2n+1)(3·n𠆢2+3n-1)
下面用数学归纳法这个求和公式
i)当n=1时,左边=1𠆢4=1=右边;
ii)假设当n=k时,Sk=1/30·k(k+1)(2k+1)(3·k𠆢2+3k-1)成立;
iii)当n=k+1时,
右边=1/30·(k+1)(k+2)(2k+3)(3·k𠆢2+9k+5)
左边=Sk+(k+1)𠆢4=1/30·k(k+1)(2k+1)(3·k𠆢2+3k-1)+(k+1)𠆢4
=1/30·(k+1)(k+2)(2k+3)(3·k𠆢2+9k+5)
左边=右边
所以对一切自然数n该求和公式成立。
利用多项式代数的求和方法,我们能找出一些特型自然数序列的求和公式
如,f(x)=x(x-1),可取C。=0,C1=0,C2=2
f(x)=2·g2
Sf(x)=2·g3=1/3·x(x-1)(x-2) (1)
对于自然序列{an=n(n-1)} 令(1)中x=n+1,则Sn=1/3·(n-1)·n·(n+1)
又如,f(x)=x(x-1)(x-2),我们取C。=0,C1=0,C2=0,C3=3!得f(x)=C3·g3
所以Sf(x)=3!·g4=1/4·x(x-1)(x-2)(x-3) (2)
对于自然数序列{an=n(n-1)(n-2)},令(2)式中x=n+1,则Sn=1/4·(n-2)(n-1)n(n+1)
以此类推对于f(x)=x(x-1)(x-2)(x-3)(x-4) ️,Sf(x)=1/6·x(x-1)(x-2)(x-3)(x-4)(x-5)
如果令x=X+4,则多项式f(x)=x(x+1)(x+2)(x+3)(x+4)的求和公式Sf(x)=1/6·x(x+1)(x+2)(x+3)(x+4)(x-1)。