Как стать автором
Обновить

Степень — ни что иное, как сумма

Вступление


Наверняка, многие из вас сталкивались с задачей о квадратах.
Формулируется она так: n2 = 1 + 3 + 5 + … + (2n — 1).

Случай 1

Проверим:
22 = 1 + 3
32 = 1 + 3 + 5
42 = 1 + 3 + 5 + 7

Эту же задачу можно применить для любой чётной степени, т.к. a2n = (an)2.
Проверим:
24 = 1 + 3 + 5 + 7
26 = 1 + 3 + 5 + 7 + 9 + 11 + 13 + 15
28 = 1 + 3 + 5 + 7 + 9 + 11 + 13 + 15 + 17 + 19 + 21 + 23 + 25 + 27 + 29 + 31

Случай 2

Для нечётных степеней дела обстоят иначе, 23 мы не можем представить в виде суммы n первых нечётных чисел. Зато можем представить в виде суммы первых n нечётных чисел, начиная с некоторого m-ого.
23 = 3 + 5
33 = 7 + 9 + 11
43 = 13 + 15 + 17 + 19

Несложно заметить, что первым числом в такой сумме будет a2 — a + 1.
Исследуя примеры для других нечётных степеней, можно получить общую формулу первого члена для a2n-1: image
Число членов в сумме будет равняться image

Имея эти данные, легко вывести общую формулу для обоих случаев: image, где {} и [] — округление и целая часть соответственно.

Замечание

26 = 43, но суммы выглядят для них по разному. Это относится и к остальным числам.
Отсюда делаем вывод — подобное разложение не единственное.

Для наглядности привожу код на Python. Программа в качестве аргументов принимает два числа — a и b.
Вывод — члены и значение суммы.

from math import ceil
import sys

def f(a,b):
    a,b = int(a),int(b)
    x = []
    s = int( a**ceil(b/2.) - a**(b/2) + 1 )
        for n in xrange( int(a**(b/2)) ):
            x.append(s+2*n)
    return x

x = f(sys.argv[1], sys.argv[2])
print x, sum(x)



З.Ы. Возможно кто-либо уже проводил подобное исследование, но ничего на эту тему Гугл мне не выдал, да и преподаватели математики никакой информацией поделиться не смогли.
Теги:
Хабы:
Данная статья не подлежит комментированию, поскольку её автор ещё не является полноправным участником сообщества. Вы сможете связаться с автором только после того, как он получит приглашение от кого-либо из участников сообщества. До этого момента его username будет скрыт псевдонимом.