推導(dǎo)過程:
一、由二次方看
首先,我們知道兩個數(shù)的二次方的計算方法
已知一個數(shù)A的平方,求這個數(shù)相鄰數(shù)的平方。
解答:如圖,一個數(shù)A的平方如圖中有色部分,即A^2;這個數(shù)的相鄰數(shù)的平方可以看圖中的白色方框包含的部分和綠色邊框包含的部分,他們分別是:
5^2-4^2=5^(2-1)+4^(2-1)=5+4=9
幾何上可以理解為:圖中白色框的一邊5與另一邊4相加
4^2-3^2=4^(2-1)+3^(2-1)=4+3=7

幾何上可以理解為:圖中綠色框的一邊3與另一邊4的相加
所以對于相鄰兩數(shù)的二次方的差計算的一般公式如下:
(A+1)^2-A^2=(A+1)^(2-1)*A^(2-2)+(A+1)^(2-2)*A^(2-1)
對于最外邊白色框與里邊綠色框的平方差,可通過圖形看到
(A+1)^2-(A-1)^2=(A+1)^(2-1)* (A-1)^(2-2)*2+(A+1)^(2-2)*(A-1)^(2-1)*2
=[(A+1)^(2-1)* (A-1)^(2-2)+(A+1)^(2-2)*(A-1)^(2-1)]*2
幾何上理解為:
長方向的A+1與[(A+1)-(A-1)]=2的面積、寬方向上A-1與[(A+1)-(A-1)]=2的面積,兩塊面積的和。
同理,推廣到兩個不相鄰數(shù)P與Q的平方差,可表示為:
P^2-Q^2=[P^(2-1)*Q^(2-2)+P^(2-2)*Q^(2-1)]*(P-Q)
二、再看三次方的情況
我們看相鄰兩個數(shù)的三次方的差的計算方法:
已知一個數(shù)A的三次方,求這個數(shù)相鄰數(shù)的三次方。
設(shè)A的相鄰數(shù)為A+1和A-1,則他們的三次方可以用一個三維立體圖形形象地表示,如右圖:
(A+1)^3-A^3=(A+1)^(3-1)*A^(3-3)+(A+1)^(3-2)*A^(3-2)+(A+1)^(3-3)*A^(3-1)
A^3-(A-1)^3=A^(3-1)*(A-1)^(3-3)+A^(3-2)*(A-1)^(3-2)+A^(3-3)*(A-1)^(3-1)
幾何上的理解是:
長方向的A與高方向上的A厚度為1的體積、寬方向上的(A-1)與高方向上的A厚度為1的體積、長方向上的(A-1)與寬方向上的(A-1)厚度為1的體積,這三塊體積之和。
對于不相鄰兩個數(shù)P、Q的三次方的差,可以看作是厚度為(P-Q)的形成體積的體積差,一般公式為:
P^3-Q^3=[P^(3-1)*Q^(3-3)+P^(3-2)*Q^(3-2)+P^(3-3)*Q^(3-1)]*(P-Q)
三、推廣到四次方
同樣,可以知道相鄰兩個數(shù)的四次方之差公式:
(A+1)^4-A^4=(A+1)^(4-1)*A^(4-4)+(A+1)^(4-2)*A^(4-3)+(A+1)^(4-3)*A^(4-2)+(A+1)^(4-4)*A^(4-1)
不相鄰兩數(shù)的四次方之差的一般公式:
P^4-Q^4=[P^(4-1)*Q^(4-4)+P^(4-2)*Q^(4-3)+P^(4-3)*Q^(4-2)+P^(4-4)*Q^(4-1)]*(P-Q)
四、結(jié)論:兩個數(shù)的n次方之差計算方法,
綜上,我們可以由簡單而復(fù)雜,推而廣之,得出
相鄰兩個數(shù)的n次方的差的一般公式:
P^n - Q^n=P^(n-1)*Q^(n-n)+P^(n-2)*Q^1+ P^(n-3)*Q^2+ P^(n-4)*Q^3+……+ P^(n-n)*Q^(n-1)
不相鄰兩個數(shù)的n次方的差的一般公式:
P^n - Q^n=[P^(n-1)*Q^(n-n)+P^(n-2)*Q^1+ P^(n-3)*Q^2+ P^(n-4)*Q^3+……+ P^(n-n)*Q^(n-1)]*(P-Q)
五、驗(yàn)證:
⑴ 相鄰兩數(shù)的N次方的差的計算驗(yàn)證
3^4-2^4=81-16=65
3^4-2^4=3^3*2^0 + 3^2*2^1 + 3^1*2^2 + 3^0*2^3=65
6^6-5^6=46656-15625=31031
6^6-5^6=6^5*5^0 + 6^4*5^1 + 6^3*5^2 + 6^2*5^3 + 6^1*5^4 + 6^0*5^5=31031
⑵不相鄰兩數(shù)的N次方的計算驗(yàn)證
10^5-5^5=10000-3125=96875
10^5-5^5=[10*10*10*10*1+10*10*10*5+10*10*5*5+10*5*5*5+5*5*5*5]*5
=[10000+5000+2500+1250+625]*5=19375*5=96875
11^6-9^6=1771561-531441=1240120
11^6-9^6=[11^5*1+11^4*9+11^3*9^2+11^2*9^3+11^1*9^4+1*9^5]*(11-9)
=[161051+131769+107811+88209+72171+59049]*2
=620060*2=1240120
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