问题 解答题

是否存在常数a、b、c使等式1•(n2-12)+2(n2-22)+…+n(n2-n2)=an4+bn2+c对一切正整数n成立?证明你的结论.

答案

分别用n=1,2,3代入解方程组

a+b+c=0
16a+4b+c=3
81a+9b+c=18
a=
1
4
b=-
1
4
c=0.

下面用数学归纳法证明.

(1)当n=1时,由上可知等式成立;

(2)假设当n=k时,等式成立,

则当n=k+1时,左边=1•[(k+1)2-12]+2[(k+1)2-22]+…+k[(k+1)2-k2]+(k+1)[(k+1)2-(k+1)2]

=1•(k2-12)+2(k2-22)++k(k2-k2)+1•(2k+1)+2(2k+1)+…+k(2k+1)

=

1
4
k4+(-
1
4
)k2+(2k+1)+2(2k+1)++k(2k+1)

=

1
4
(k+1)4-
1
4
(k+1)2

∴当n=k+1时,等式成立.

由(1)(2)得等式对一切的n∈N*均成立.

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