用微積分計算1到100連續自然數平方之和

2020-12-09 電子通信和數學

我們用公式很容易計算1到n的自然數之和,如下1到100的自然數之和等於5050

但是如果我們用微積分來計算,會給我們帶來怎樣的結果呢?

直觀上,這個積分是「重複地加一堆東西」——從微積分出發,連續自然數之和貌似符合如下微積分公式,它等於x^2/2

我們看一下計算結果:從1到100的實際總和是5050。但是使用微積分方程,我們得到:

這樣的結果與真實的值5050很接近,因為微積分採用連續模式,而我們使用的是離散模式,這裡我們用幾何圖像來比較下,就明白了

微積分針對的是平滑連續的函數,如直線,拋物線,圓等,但我們擁有的模式是跳動的階梯式的,從1到2,從不經過1.5或1.1或1.0001)

因此,當函數平滑變化時,微積分效果很好。如果函數突然改變,微積分只能給出一個近似的答案。

線下的面積是整數。我們還需要加上直線上方的一堆三角形

(具有諷刺意味的是,微積分的工作原理是對平滑函數進行跳躍式逼近,如果您打算使用跳躍式模式,請使用離散微積分。)

連續自然數的平方之和

前100個平方數之和的等於多少呢?

我們同樣適用離散模式,其結果等於x^3/3

其結果等於:3333333

實際上前100個平方數之和真實的答案等於:338350

微積分得到的結果與真實的結果有多接近?99.9%。對於我們用手在一分鐘內做出來的東西來說,還不錯!

相關焦點

  • 架起數學世界的橋梁:自然數任意次方之和與微積分之間的重要關係
    前面介紹了任意連續自然數之和,那是非常簡單的,但我們的本意遠不止於此,數學的魅力就在於你意想不到的地方,往往能給你驚人的發現,讓人身心愉悅,沉醉其中,本篇帶你走入一個新的數學領地,請拋棄你慣性的數學思維。
  • 自然數1(1)matlab
    計算機語言運用--數值計算1-自然數的計算機處理1(1)matlab計算機:電子線路組成的計算機器。
  • 數學極客:什麼是自然數?
    目錄序譯者簡介前言第一部分 數  字第1章 自然數 /21.1 自然數的公理化定義 /31.2 使用皮亞諾歸納法 /6第2章 整數 /82.1 什麼是整數 /82.2 自然地構造整數 /10第3章 實數 /143.1
  • 歐拉常數:如何快速得到非常精確的連續自然數的倒數之和
    連續自然數倒數之和是無窮級數的一類,也是一個非常有趣的級數,柯西,歐拉,伯努利都是處理無窮級數的高手,所以無窮級數的許多重要發現都與它們有關,對於自然數的倒數之和問題歐拉對此進行了研究,並得出了重要的歐拉常數γ,我們都知道連續自然數的倒數之和是一個無窮髮散的級數
  • 幾何證明:倒數勾股定理下的連續自然數平方倒數之和
    奇數平方倒數之和在此我們繼續運用倒數勾股定理,(3藍1棕是根據光線的能量來解釋),將缺失的偶數平方之和填上去,如下紅色點部位這裡的偶數項平方,其實就是將所有的自然數放大了2倍:1x2=2,2x2=4,2x3=6,2x4=8……我們結合上一篇《
  • 用矩陣解密:連續自然數任意次方和公式的奧秘
    我們前面的文章《二項式定理下的連續自然數任意次方之和》已經詳細討論了連續自然數任意次方的計算方式起初我們可以用基本的數學知識推導出連續自然數的一次方,二次方,三次方的之和的公式,但對於高次方,如五次方,
  • 微積分是數學的基礎,極限是微積分的核心,如何掌握「極限」?
    而微積分思想的理解、工具的使用,只需要理解好一個核心的概念「極限」!充滿「極限」的微積分微積分中處處充滿著辯證地矛盾:常量與變量、收斂與發散、有限與無限、近似與精確、連續與間斷、離散與連續、微分與積分等,而所有的這些概念無不與「極限」相關。
  • 重溫數學經典:二項式定理下的連續自然數任意次方之和
    許多聰明的同學在高中階段也許已經知道了連續自然數一次方,二次方,三次方的求和公式,但對於更高次方卻很難推導出來如下圖中的連續自然數的四次方,已經讓很多人束手無策發揮你的想像力,將一次方,二次方,三次方展開,看是否有什麼規律,一個明顯的亮點被你發現了,第一項,第二項都存在一定的規律,如下圖顏色區域所示從第三項開始,這種規律突然消失了,先不著急我們繼續往下我們將自然數任意次數之和,用字母S來表示,如下圖你會發現S2=(S1)^2,我們繼續往下看
  • 分子都是1,分母是1開始的連續自然數相加,求這些分數的和
    上課時,我在電子白板上寫出了這樣一道小升初數學題:分子都是1,分母是依次從1開始的連續自然數相加,求這些分數的和。如下圖所示:我要求每一位同學都務必要掌握這類題型的解題方法,請同學們認真思考,仔細計算。同時,請兩位同學上臺來,在黑板上計算,看誰算得又快又準?有沒有自願上臺的?當我問這個問題的時候,全班同學都很安靜,也都拿著筆,埋著頭,好像在思考。我再次問:「有沒有自願上來計算的?」還是一片寂靜。
  • Python編程案例:計算自然數n的階乘
    阿萌又接到一個新的編程任務,要求用Python編寫一個計算自然數n階乘的程序,用於學生利用計算機來計算n的階乘。阿萌梳理了一下編程要求,他認為程序需要實現下面這些功能:程序啟動後,程序在Shell窗口輸出提示信息「請輸入一個自然數,輸入quit可退出程序:」,學生輸入一個自然數,程序計算自然數的階乘,並將計算結果輸出到Shell窗口。程序再次輸出「請輸入一個自然數:」,等待學生的下次輸入。
  • 連續自然數之和等於-1/12的前世今生
    自然數之和形式如下圖,且假設等於C然後4C就得到如下圖樣式,經過簡單的計算C-4C=-3C,最終得到且相減後的交錯形式是:1-2+3-4+……,你會發現等於-1/4,那麼這個-1/4是怎麼來的?上一篇文章我們已經解釋的很清楚了,存在如下的等式形式變換成單位正方形的幾何形式,同種顏色的面積正好是1-2+3-4+……等比是-1,根據級數的收斂性我們知道那麼等於-1時,卻存在如下的,是否出乎你的意料
  • 瞎扯數學分析-微積分
    微積分的基本思想是以直為曲,也即用直線來逼近曲線,在中國古代,劉徽,祖衝之計算圓周率用的割圓術就是典型的微積分方法,三國時期的劉徽在他的割圓術中提到的「割之彌細,所失彌小,割之又割,以至於不可割,則與圓周和體而無所失矣。」魏晉南北朝時期的祖衝之說的更簡單:以曲為直逼近。
  • 瞎扯數學分析:微積分
    一、微積分數學分析是微積分基礎上發展起來的,所以先說說微積分。 微積分的基本思想是以直為曲,也即用直線來逼近曲線,在中國古代,劉徽,祖衝之計算圓周率用的割圓術就是典型的微積分方法,三國時期的劉徽在他的割圓術中提到的「割之彌細,所失彌小,割之又割,以至於不可割,則與圓周和體而無所失矣。」
  • 集合論的漏洞:所有自然數和羅素悖論,第三次數學危機持續至今
    集合論思想與微積分一樣,集合的概念在古希臘時期被數學家使用過,但他們是無意識的,他們只是覺得把這些元素放在一起便於研究。並且沒有人會認為可以在其上建立一個新的數學分支。當亞里斯多德研究數字時,他提出自然數可能是無限的,不管有多少大都都不是他的結尾,因為總有一個比他大1的數字。
  • 集合論的漏洞:全體自然數和羅素悖論,第三次數學危機延續至今
    集合論思想和微積分一樣,集合思想在古希臘時期就有數學家在使用了,不過他們是無意識的,只覺得把這些元素放到一起方便研究。也沒有人會想到,可以在這上面建立一門新的數學分支。亞里斯多德在研究數字的時候,提出自然數是潛在無窮的,不管多大都不是它的盡頭,因為永遠有個數字比它大1。
  • 用Python學微積分(微積分應用)
    而如何用好「微積分」是這部分學習的重點。要用好微積分,關鍵是理解透徹「微分-differential」和「定積分-Integral」的定義。微積分在英文中有時又被稱為「Infinitesimal calculus」,即「無窮小量微積分」,這個名字從一定意義上可以幫助我們記憶「微積分」思想:在微觀上上研究無窮小量的特徵,找出規律,然後回到宏觀上計算結果,控制誤差。
  • 【微積分基本定理】圖解普林斯頓微積分 14
    第 17 章 微積分基本定理(The Fundamental Theorems of Calculus)17.1 用其他函數的積分來表示的函數考慮積分
  • 面試官:1到100哪一個自然數最有錢?小夥秒回答被錄取
    面試官:1到100哪一個自然數最有錢?小夥秒回答被錄取有的時候面試官為了在面試的時候從眾多的求職者中選出適合公司發展的人才,常常會在面試的時候用一些奇怪的問題來考察求職者們。求職者也在面試的時候為了回答出面試官的問題也是絞盡腦汁。
  • 數學課堂 | 什麼叫自然數?自然數有什麼特性?
    2.1 「0」有哪些特性?(1) 0 和正整數,稱為自然數。0 是最小自然數。(2) 在不表示物體的個數時,0 就不再表示「沒有」,而是表示特定意義。例如,今天的氣溫是 0 攝氏度。(3) 在測量工具上,0 刻度線是計量的起點。例如,量尺。(4) 除 0 以外的自然數都叫正整數。
  • 任意的連續自然數倒數之和永遠不可能是一個整數
    如下是自然數倒數之和的表示方式,也許許多人都已經知道了它是一個無窮髮散級數,但這個簡單有趣的級數裡面卻包含著非常有趣的數學原理如下我們來看,第一項是1,前兩項之和是3/2前三項之和等於11/6,前四項之和等於