垛积问题

更新时间:2023-07-29 08:55

所谓垛积,转化成现代数学语言,就是一种高阶的等差数列行列式。中国古代曾经使用垛积来解对数矩阵甚至简单的微积分清朝数学家李善兰对此有较深的研究。

公式

朱世杰在《四元玉鉴》中记载了许多高阶等差数列的问题,他列下了一串美丽的级数求和公式

菱草垛

等差数列

1+2+3+……+n=n(n+1)/2!

即Σr= n(n+1)/2!

三角垛

(二阶等差数列)

1+3+6+……+ n(n+1)/2= n(n+1)(n+2)/3!

即Σr(r+1)/2! = n(n+1)(n+2)/3!

撤星形垛

(三阶等差数列)

1+4+10+……+ n(n+1)(n+2)/3!= n(n+1)(n+2)(n+3)/4!

即Σr(r+1)(r+2)/3! =n(n+1)(n+2)(n+3)/4!

三角撤星形垛

(四阶等差数列)

1+5+…+ n(n+1)(n+2)(n+3)/4!= n(n+1)(n+2)(n+3)(n+4)/5!

即Σr(r+1)(r+2) (r+3)/4! =n(n+1)(n+2)(n+3) (n+4)/5!

更落一形垛

(五等差数列

1+6+21+……+ n(n+1)(n+2)(n+3)(n+4)/5!

=Σr(r+1)(r+2) (r+3)(r+4)/5!

= n(n+1)(n+2)(n+3)(n+4)(n+5)/6!

定义及公式

我们可以看出他的三角垛公式是以草垛的和为一般项,而撤星形垛是以三角形垛的和为一般项,并且连绩以新级数的和为一般项,求出另一新的高阶等差级数的公式。从他用「落一形垛」、「更落一形垛」的名称,可以知道,他是将前式的r项和是後式的第r项,即前式中到第r层为止的垛积降落一层是後式垛积的第r层。

从以上的一串公式,朱世杰归纳得一般式

Σr(r+1)(r+2)……(r+p-1)/p!=n(n+1)(n+2) ……(n+p)/(p+1)!

李善兰的研究

李善兰介绍

李善兰(1811—1882),字壬叔,号秋纫,浙江省海宁人。

自幼喜爱数学,1845年,撰《方园阐幽》、《弧矢启秘》、《对数探源》,在三角函数、对数函数的幂级数展开式的研究上取得比前人更大的成就,他创造的尖锥术提出了几个定积分公式,在接触西方微积分之前,独立地跨进了微积分的门槛。

1852年,离开家乡到上海,与英国传教士伟烈亚力合译《几何原本》后9卷,《代数术》13卷,《代微积拾级》18卷,后者是中国第一部微积分学译著

同时,李善兰会通中西,写出《椭圆正术解》等四种关于圆锥曲线的研究著作,《级数回求》等关于研究著作

垛积问题研究

《垛积比类》是中国特色垛积问题研究专著,为关于等差级数求和著作

李善兰恒等式组合数学中的一个恒等式,由中国清代著名数学家李善兰先生于1859年在《垛积比类》一书中首次提出,因此得名

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