问题 解答题
设S1=12,S2=12+22+12,S3=12+22+32+22+12,…,
Sn=12+22+32+…+n2+…+32+22+12,…
用数学归纳法证明:公式Sn=
n(2n2+1)
3
对所有的正整数n都成立.
答案

证明:因为Sn=12+22+32+…+n2+…+32+22+12,即要证明

12+22+32+…+n2+…+32+22+12=

n(2n2+1)
3
,(A)

(Ⅰ)当n=1,左边=1,右=

1?3
3
=1,故(A)式成立

(Ⅱ)假设当n=k时,(A)式成立,即

12+22+32+…+k2+…+32+22+12=

k(2k2+1)
3

现设n=k+1,在上式两边都加上(k+1)2+k2,得

12+22+32+…+k2+(k+1)2+k2+…+32+22+12=

k(2k2+1)
3
+(k+1)2+k2

=

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

=

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

=

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

=

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

即证得当n=k+1时(A)式也成立根据(Ⅰ)和(Ⅱ),

(A)式对所有的正整数n都成立,即证得Sn=

n(2n2+1)
3

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