Solution
要详细列出 LaTeX 表达式“$\sum_{i=0}^{N-1}\sum_{j=i}^{N-1}(j -i+1)$”中数学表达式的计算过程,我们可以按以下步骤进行:
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定义双重求和的范围和公式:
- 外层求和:从 i=0 到 i=N−1
- 内层求和:从 j=i 到 j=N−1
- 求和公式为 (j−i+1)
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分析内层求和:
- 对固定的 i,我们求和 j 从 i 到 N−1
- ∑j=iN−1(j−i+1)
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简化内层求和:
- 令 k=j−i,则 j=k+i,并且 k 从 0 到 N−1−i
- 求和公式变为:∑k=0N−1−i(k+1)
- 可以拆分为两个求和:∑k=0N−1−ik+∑k=0N−1−i1
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计算两个求和:
- ∑k=0N−1−ik=2(N−1−i)(N−1−i+1)
- ∑k=0N−1−i1=N−1−i+1
因此,内层求和结果为:
∑k=0N−1−i(k+1)=2(N−1−i)(N−i)+(N−i)
进一步化简:
2(N−1−i)(N−i)+2(N−i)=2N2−Ni−N−iN+i2+2N−2i=2N2−2Ni+i2+N
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外层求和:
- 对 i 从 0 到 N−1 进行求和:
∑i=0N−1(2N2−2Ni+i2+N)
拆分成单独求和:
21∑i=0N−1N2−21∑i=0N−12Ni+21∑i=0N−1i2+21∑i=0N−1N
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分别计算每个求和:
- ∑i=0N−1N2=N2×N=N3
- ∑i=0N−12Ni=2N∑i=0N−1i=2N⋅2(N−1)N=N2(N−1)
- ∑i=0N−1i2=6(N−1)N(2N−1)
- ∑i=0N−1N=N×N=N2
将这些结果代入:
21(N3−N3+N2−N2+6(N−1)N(2N−1))=21(6(N−1)N(2N−1))=12(N−1)N(2N−1)
最终结果:
∑i=0N−1∑j=iN−1(j−i+1)=12(N−1)N(2N−1)
请问您是否需要进一步的详细信息或有任何问题?
您可以选择以下五个问题之一来问我:
- 如何推导公式 $\sum_{k=0}^{n} k^2$?
- 如何求解双重求和 $\sum_{i=1}^{n}\sum_{j=1}^{m} (i+j)$?
- 请解释一下双重求和的概念及其应用。
- 如何计算数学表达式的极限 $\lim_{n \to \infty} \sum_{k=1}^{n} \frac{1}{k^2}$?
- 如何在 LaTeX 中表示矩阵和行列式?
提示: 在进行复杂求和时,可以尝试先分解求和范围并简化每一部分的计算。