堆羅漢這種遊戲,在學校中很常見,這裏用不到再來說明,隻不過舉它做個例:從最下排起數上去,每排次第少一個人,直到頂上隻有一個人為止。像這類依序相差同樣的數的一群數,在數學上我們叫它們是等差級數。關於等差極數的計算,其實並不難懂,小學的數學課本裏麵也都有講到,所以這裏也將它放在一邊,隻講從1起到某一數為止的若幹個連續整數的和,用式子表示出來,就是:
(1) 1+2+3+4+5+6+7+……
和這個性質相類似的,還有從1起到某數為止的各整數的平方和、立方和,就是:
(2) 12+22+32+42+52+62+72+……
(3) 13+23+33+43+53+63+73+……
第一圖
從第一圖看去,這個長方形由A,B兩塊組成,而B恰好是A的倒置,所以:
A=1+2+3+4+5+6+7
B=7+6+5+4+3+2+1
A、B的總和是相同的,各等於整個矩形的麵積的一半。至於這個矩形的麵積,隻要將它的長和寬相乘就可得出了,它的長是7,寬是7+1,因此麵積便是:
7×(7+1)=7×8=56
而A的總和正是這56的2分之1,由此我們就得出一個式子:
這個式子推到一般的情形去,就變成了:
第二、第三個例,我們也可以用圖形來研究它們的結果,不過比較繁雜,但也更有趣味,現在還是分開來討論吧。
第二圖
從第二圖,我們注意小方塊的數目和大方塊的關係,很明白地可以看出來:
若用話來說明,就是2的平方恰好等於從1起的2個連續奇數的和;3的平方恰等於從1起的3個連續奇數的和,一直推下去,7的平方就是從1起的7個連續奇數的和。所以若要求從1到7的7個數的平方和,隻需將上列七個式子的右邊相加就可以了。雖然這個法子沒有什麽不合理的地方,畢竟不簡便,而且從中要找出一般的式子也不容易,因此我們得另找一條路。