1700993900
1700993901
1 + 3 + 5 + … + (2n–1) =n2
1700993902
1700993903
延伸阅读
1700993904
1700993905
我们将在本书后面的章节中看到，高等数学可以利用这种统计小圆圈个数的方法（以及通过两种不同方法回答一个问题的常规做法），得出一些非常有意思的结果。不过，我们也可以借助这种方法去理解初等数学，例如，为什么3 × 5 = 5 × 3。小时候，老师告诉我们，因数的先后次序不会影响乘积的大小（这在数学领域被称为乘法交换律）。我相信，你们当时根本没有怀疑它的准确性。但是，每袋装5枚弹珠、共3袋，和每袋装3枚弹珠、共5袋，弹珠的总数为什么一样多呢？数一数3 × 5的矩形中小圆圈的个数，就能理解其中的道理了。按行统计，我们看到一共有3行，每行有5个小圆圈，所以小圆圈的个数是3 × 5。但是，如果按列计算，那么一共有5列，每列3个小圆圈，因此小圆圈的个数是5 × 3。
1700993906
1700993907
1700993908
1700993909
1700993910
为什么3 × 5 = 5 × 3？
1700993911
1700993912
利用奇数和的规律，我们还可以发现一个更加优美的规律。如果我们的目标是让这些数字跳舞，那么它们应该跳的是“方块舞”（square dancing）。
1700993913
1700993914
1700993915
1700993916
1700993917
你发现其中的规律了吗？每行数字的个数很容易数清楚，分别是3、5、7、9、11，等等。然而，下面这个规律却可能是大家想不到的。每行的第一个数字是多少？从前5行看，分别是1、4、9、16、25，它们都是完全平方数。为什么呢？我们以第5行为例。在第5行之前，一共出现了多少个数字？数一数前4行的数字，共有3 + 5 + 7 + 9个。在这个和的基础上加1，就可以得到第5行的第一个数字，所以，这个数字就是前5个奇数的和，即52。
1700993918
1700993919
接下来，我们不用求和的方法，证明第5个等式成立。如果高斯遇到这种情况，他会怎么做呢？我们先不看这行的第一个数，也就是25，那么等号左边只剩下5个数，而且它们分别比等号右边的5个数小5。
1700993920
1700993921
1700993922
1700993923
1700993924
第5个等式左右两边数字的比较
1700993925
1700993926
因此，等式右边5个数的和比等式左边除25之外的5个数的和大25。但是，两者之间的差正好被等式左边的第一个数字25弥补了，因此等式成立。利用同样的方法完成一些代数运算就可以证明，即使行数无限增加，这个规律也依然存在。
1700993927
1700993928
延伸阅读
1700993929
1700993930
下面，我把这些代数运算介绍给大家，如果你不感兴趣，可以略过不看。在第n行之前，有3 + 5 + 7 + … + (2n– 1) =n2– 1个数字，因此第n行的第一个数字是n2，后面有n个连续的数字，从n2+ 1至n2+n。等式右边有n个连续的数字，从n2+n+ 1至n2+ 2n。如果先不考虑等式左边的第一个数字n2，就会发现等式右边的n个数字分别比等式左边对应的n个数字大n，因此两者的差是n×n，即n2。如果加上左边第一个数字n2，等式就成立了。
1700993931
1700993932
我们再讨论另外一个规律。我们已经知道，可以利用奇数得到平方数。现在，我们把下图大三角形中的所有奇数相加，看看得数有什么规律。
1700993933
1700993934
1700993935
1700993936
1700993937
奇数三角形
1700993938
1700993939
我们发现3 + 5 = 8，7 + 9 + 11 = 27，13 + 15 + 17 + 19 = 64。数字1、8、27和64有什么共同点呢？它们都是“完全立方数”（perfect cubes）！例如，将第5行的5个数字相加，就会得到
1700993940
1700993941
21 + 23 + 25 + 27 + 29 = 125 = 5×5×5 = 53
1700993942
1700993943
这个规律似乎表明，第n行所有数字的和是n3。这是一个永恒的规律，还是一个奇特的巧合呢？为了理解这个规律，我们观察第1、3、5行，看看每行正中间的那个数字有什么特点。可以看到，这三个数字分别是完全平方数1、9和25。第2行和第4行的正中间不是数字，但是加号左右两边的两个数字分别是3、5和15、17，它们的平均数分别是4和16。这个规律如何加以利用呢？
1700993944
1700993945
查看第5行我们就会发现，这5个数字关于25左右对称。因此无须相加，我们就可以知道它们的和是53。这是因为这5个数的平均值是52，它们的和是52+ 52+ 52+ 52+ 52= 5 ×52，即53。同理，第4行中4个数字的平均值是42，因此它们的和必然是43。通过一些代数运算（这里不再赘述），我们就能证明第n行中n个数字的平均值是n2，它们的和是我们预期的n3。
1700993946
1700993947
关于立方数和平方数，我再给大家介绍一个规律吧。从13开始，将所有数字的立方数相加，这个和有什么特点呢？
1700993948
1700993949
