阿贝尔恒等式计算方法(用故事讲的阿贝尔)

先给公式:

阿贝尔恒等式计算方法(用故事讲的阿贝尔)(1)

如果你觉得看不懂,完全没问题,这篇文章将会用一个故事给你讲明白这个公式!

这一公式在高中数学竞赛中有着广泛的用处,而在数学分析中会有其在实数上的推广——分部积分。

第一次见到这公式大概是在高一校外竞赛课,老师以为我们都会,直接用了,下边同学一脸懵逼,回过神来已经过去了,只好问知乎,当时见到这玩意的第一反应是这™是什么。可以想象连求和都用不明白的我们,见到俩求和符号的心情。。。


好了,陈年旧事不提了,说正题。这玩意儿怎么记忆呢?且听我来讲个故事:

话说你是一位外卖员,你要给某一栋有n层的楼房上的客户送外卖,不巧的是,每一层客户都有一份外卖。为了赶时间,多挣钱,你该如何合理规划才能将时间效益最大化呢?

(注:以下内容中你一次性拿了所有外卖进楼送外卖,不考虑外卖太多拿不动,然后跑来跑去地回车里取外卖的情况。)

第一种方法是上一层楼送一家外卖,但问题是,如果这栋楼楼层太高,要爬这么多层,开始还好说,到后面肯定变慢了,爬楼还这么累,谁愿意?如果坐电梯,确实不累了,但是要等电梯,浪费时间。

第二种方法是你先坐电梯到第n层楼,然后送一户外卖下一层楼,这样就可以走楼梯下楼了,既避免等电梯的时间,又不累(相比于爬楼梯)。

看到这里你不禁会问,跟我扯这些,和理解记忆这公式有什么关系?

别急!

其实,Abel公式就可以看成这个过程(第二种送外卖方式)的数学化公式!

如果我把第k层客户记为 ,你在第k层所携带的外卖总数记为 ,其中可以看作第k层客户的外卖,而 表示你把第j层楼客户的外卖送到第i层客户手里。这个类比很重要,一定要记住才能理解后面的内容!

(虽然把第j层外卖送给第i层是会被扣工资的,但这不是最终结果,只是中间过程)。

那么公式左边 就表示你已经把这n层楼客户的外卖都准确送到了。

再来看右边第一项 不就表示你把所有外卖送给了第n层楼的客户吗,但是如果你就这样就结束了,大概率会丢掉工作。

所以你要把不属于第n层楼客户的外卖要回来,要回来是送过去的逆过程,送对应加法,要回来对应减法。体现在数学公式中就是减掉 (这玩意儿表示送给第n层楼客户的一些外卖,哪些外卖呢?前n-1层客户的外卖)。这一步在公式中的体现就是

右边第二项在第一个求和中k取n-1,然后对于 ,我只考虑 ,把和 乘起来的那一项

到这里没问题吧?

好!然后送完第n层,你该下楼了,现在你手里有 (即1到n-1层的外卖),下到n-1层楼,把这些外卖都送给这位客户。体现在公式中就是

右边第二项在第一个求和中k取n-1,但是此时 中我考虑 ,把 和 乘起来的那一项

这样,你已经成功送完了第n层的外卖,来到了第n-1层。当然,我们也分析完了在第一个求和下k取n-1的情况。

那么以此类推,k取n-2表示你送完第n层和第n-1层的外卖,来到第n-2层;k取n-3表示你送完第n、n-1、n-2层的外卖,来到第n-3层......最终,k取1,表示你送到了第一层,也就准确地送完了所有外卖!

这样对Abel公式是不是有了不一样的理解,所以我每次写这个公式的心路历程就是这样的:我要送外卖(此时写左边),先把所有外卖拿到最高层(此时写右边第一项),然后下楼,下到第n-1层、n-2层...1层(此时写第一个求和,上下标也就顺带记住了,上标是n-1,不是n,因为你不可能从某一层下到第n层),下楼过程我要带着第一层到第k层的所有外卖(此时写 ),下楼这一过程呢,是把刚刚我带的这些外卖从k 1层要过来,送给第k层(此时写 )。

怎么样,现在是不是对求和公式的理解更深了,是不是更容易记住这个公式了

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