■ベキ和の整除性(その12)
ベキ和の公式
Σk^s=1^s+2^s+3^s+・・・+n^s
Σk=n(n+1)/2
Σk^2=n(n+1)(2n+1)/6
Σk^3=n^2(n+1)^2/4
Σk^4=n(n+1)(2n+1)(3n^2+3n−1)/30
Σk^5=n^2(n+1)^2(2n^2+2n−1)/12
Σk^6=n(n+1)(2n+1)(3n^4+6n^3−3n+1)/42
Σk^7=n^2(n+1)^2(3n^4+6n^3−n^2−4n+2)/24
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ですから,左辺はsが偶数のときn(n+1)(2n+1)(多項式)/(整数),1以外の奇数のときn^2(n+1)^2(多項式)/(整数)と書くことができます.また,Σk^sは(s+1)次の多項式になり,最高次数の係数は1/(s+1)です.
1+2+3+・・・+n=n(n+1)/2
1^2+2^2+3^2+・・・+n^2=n(n+1)(2n+1)/6=n(n+1/2)(n+1)/3
となれば次は
1^3+2^3+3^3+・・・+n^3=n(n+1/3)(n+2/3)(n+1)/4
が予想されるところですが,
1^3+2^3+3^3+・・・+n^3={n(n+1)/2}^2
また,3乗の和は和の2乗である
1^3+2^3+3^3+・・・+n^3=(1+2+3+・・・+n)^2
ことに驚かされ,お気に入りの恒等式になったという経験をお持ちの読者も少なくないでしょう.
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