Question

設(shè)S₁=1²，S₂=1²+2²+1²，S₃=1²+2²+3²+2²+1²，…，
S_n=1²+2²+3²+…+n²+…+3²+2²+1²，…
用數(shù)學(xué)歸納法證明：公式Sn=

n(2n2+1)

3

對(duì)所有的正整數(shù)n都成立．

Answer 1

分析：本題考查的知識(shí)點(diǎn)是數(shù)學(xué)歸納法，由數(shù)學(xué)歸納法的步驟，我們先判斷n=1時(shí)Sn=

n(2n2+1)

3

對(duì)是否成立，然后假設(shè)當(dāng)n=k時(shí)，公式Sn=

n(2n2+1)

3

成立，只要能證明出當(dāng)n=k+1時(shí)，公式Sn=

n(2n2+1)

3

成立即可得到公式Sn=

n(2n2+1)

3

對(duì)所有的正整數(shù)n都成立．

解答：證明：因?yàn)镾_n=1²+2²+3²+…+n²+…+3²+2²+1²，即要證明
1²+2²+3²+…+n²+…+3²+2²+1²=

n(2n2+1)

3

，（A）
（Ⅰ）當(dāng)n=1，左邊=1，右=

1•3

3

=1，故（A）式成立
（Ⅱ）假設(shè)當(dāng)n=k時(shí)，（A）式成立，即
1²+2²+3²+…+k²+…+3²+2²+1²=

k(2k2+1)

3

現(xiàn)設(shè)n=k+1，在上式兩邊都加上（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

．
即證得當(dāng)n=k+1時(shí)（A）式也成立根據(jù)（Ⅰ）和（Ⅱ），
（A）式對(duì)所有的正整數(shù)n都成立，即證得Sn=

n(2n2+1)

3

點(diǎn)評(píng)：數(shù)學(xué)歸納法的步驟：①證明n=1時(shí)A式成立②然后假設(shè)當(dāng)n=k時(shí)，A式成立③證明當(dāng)n=k+1時(shí)，A式也成立④下緒論：A式對(duì)所有的正整數(shù)n都成立．