自然数平方和立方和

都知道自然数前n项和公式:1+2+...+n=n(n+1)/2。 

它的推导方法很简单,就是利用所谓的倒序相加法:
令:Sn=1+2+3+...+(n-2)+(n-1)+n
则:Sn=n+(n-2)+(n-1)+...+3+2+1
所以:2Sn=(1+n)+[2+(n-1)]+[3+(n-2)]+...+[(n-2)+3]+[(n-1)+2]+(n+1) (*) 
注意到:1+n=2+(n-1)=3+(n-2)=...=(n-2)+3=(n-1)+2=n+1 
也就是说(*)式右边每一项均等于n+1,一共有n项,因此有2Sn=n(n+1),
所以Sn=n(n+1)/2。 即:1+2+...+n=n(n+1)/2。

但是对于自然数前n项的平方和公式,恐怕很多朋友就不是很清楚了,现在推导如下。
首先回顾一个重要公式,两个数的和的立方展开式 :
(a+b)^3=a^3+3*(a^2)*b+3*a*(b^2)+b^3
所以:(n+1)^3=n^3+3*n^2+3*n+1
2^3=(1+1)^3=1^3+3*1^2+3*1+1
3^3=(2+1)^3=2^3+3*2^2+3*2+1
4^3=(3+1)^3=3^3+3*3^2+3*3+1
......
(n+1)^3=n^3+3*n^2+3*n+1 
等式左右两边相加得,消掉相同的立方项得:
(n+1)^3=1^3+3*(1^2+2^2+...+n^2)+3*(1+2+...+n)+n 
令:Sn=1^2+2^2+...+n^2,
则 :(n+1)^3=1+3Sn+3n(n+1)/2+n
化简后易得Sn=n(n+1)(2n+1)/6
即:1^2+2^2+...+n^2=n(n+1)(2n+1)/6 

顺便说一句,利用同样的方法还可以得出 
1^3+2^3+...+n^3=n^2*(n+1)^2/4=[n(n+1)/2]^2=(1+2+...+n)^2