问题 解答题
大家知道,在数列{an}中,若an=n,则sn=1+2+3+…+n=
1
2
n2+
1
2
n
,若an=n2,则
sn=12+22+32+…+n2=
1
3
n3+
1
2
n2+
1
6
n
,于是,猜想:若an=n3,则sn=13+23+33+…+n3=an4+bn3+cn2+dn.
问:(1)这种猜想,你认为正确吗?
(2)不管猜想是否正确,这个结论是通过什么推理方法得到的?
(3)如果结论正确,请用数学归纳法给予证明.
答案

(1)猜想正确;

(2)这是一种类比推理的方法;

(3)由类比可猜想,a=

1
4
,n=1时,a+b+c+d=1;n=2时,16a+8b+4c+d=9;n=3时,81a+27b+9c+d=36

故解得a=

1
4
,b=
1
2
,c=
1
4
,∴sn=13+23+33+…+n3=
1
4
n4+
1
2
n3+
1
4
n2

用数学归纳法证明:

①n=1时,结论成立;

②假设n=k时,结论成立,即13+23+33+…+k3=

1
4
k4+
1
2
k3+
1
4
k2=[
k(k+1)
2
]
2

则n=k+1时,左边=13+23+33+…+k3+(k+1)3

=

1
4
k4+
1
2
k3+
1
4
k2+(k+1)3

=[

k(k+1)
2
]2+(k+1)3

=(

k+1
2
)2(k2+4k+4)

=[

(k+1)(k+2)
2
]2

=右边,结论成立

由①②可知,sn=13+23+33+…+n3=

1
4
n4+
1
2
n3+
1
4
n2,成立

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