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Questão de Soma .

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Mensagem por diegocalm Sex 03 Abr 2020, 13:48

Ache o valor da soma : 


2³+4³+6³+...+48³ + 50³                                                   Gab: 845.000

diegocalm
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Mensagem por Giovana Martins Sex 03 Abr 2020, 15:01

Acho que já vi esse problema na OBM. A ideia é mais ou menos assim.

S=2³+4³+6³+...+48³+50³

S=2³(1³+2³+3³+...24³+25³)

1³=1²

1³+2³=9=(1+2)²

1³+2³+3³=36=(1+2+3)²

1³+2³+3³+...+24³+25³=(1+2+3+...+24+25)²

Logo: S=2³(1³+2³+3³+...+24³+25³)=2³(1+2+3+...+24+25)²=2³k², onde k é uma P.A. de razão 1.

Portanto: S=2³.[0,5.(1+25).25]²=845.000

Confira as contas.
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Mensagem por fantecele Sex 03 Abr 2020, 15:45

Tem como deduzir uma forma fechada pra soma de n cubos, seria +- assim:

Primeiro você tem que 1 + 2 + ... + n = n.(n+1)/2

Agora você faz (n + 1)³ = n³ + 3.n² + 3.n + 1, daí:

2³ = 1³ + 3.1² + 3.1 + 1
3³ = 2³ + 3.2² + 3.2 + 1
...
n³ = (n - 1)³ + 3.(n - 1)² + 3.(n - 1) + 1
(n + 1)³ = n³ + 3.n² + 3.n + 1

Somando tudo:

(n + 1)³ = 1³ + 3.(1² + 2² + ... + n²) + 3.(1 + 2 + ... + n) + n
(n + 1)³ = 3.(1² + 2² + ... + n²) + 3.n.(n + 1)/2 + n + 1
(n + 1).((n + 1)² - 3.n/2 - 1) = 3.(1² + 2² + ... + n²)
(n + 1).(n² + 2.n - 3.n/2) = 3.(1² + 2² + ... + n²)
(n + 1).n.(2n + 1)/2 = 3.(1² + 2² + ... + n²)
1² + 2² + ... + n² = n.(n + 1).(2n + 1)/6

Encontramos assim a soma dos quadrados, agora para a soma dos cubos basta desenvolver (n + 1)^4 e fazer os mesmos passos para encontrar a soma dos quadrados, não irei colocar aqui né kkk, mas fica aí a ideia, usando a mesma ideia você pode encontrar a soma das quartas potências, das quintas, das sextas e por aí vai, mas essas últimas não são muito comuns de se ver.

Encontrando a soma dos cubos, você poderia aplicar nessa soma da questão.

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Mensagem por Giovana Martins Sex 03 Abr 2020, 15:54

Como sempre, você é excelente, fantecele.

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Mensagem por fantecele Sex 03 Abr 2020, 16:20

Opa, muitíssimo obrigado  Very Happy

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Mensagem por Medeiros Sex 03 Abr 2020, 17:02

Fantecele,

acho que não é só isso, calcular a soma dos primeiros n cubos e ao fim subtrair 1 -- ou, pelo menos, minhas contas estao muito erradas e não sei onde estou errando. Digo isto porque há algum tempo atrás (coisa de pouco mais de 10 anos) cometi a brincadeira de fazer esse cálculo até a base 7. Recuperei dos meus alfarrábios e mostro o resultado até esta parte:

S_1 = 1+2+3+...+n = \frac{n(n+1)}{2}

S_2 = 1^2+2^2+3^2+...+n^2 = \frac{n(n+1)(2n+1)}{6}  = S_1 \cdot \frac{(2n+1)}{3}

S_3 = 1^3+2^3+3^3+...+n^3 = \frac{n^2(n+1)^2}{4}  = S_1^2

agradeço suas correções. Abç
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Mensagem por Medeiros Sex 03 Abr 2020, 17:23

Olá Fantecele

esquece. Me dou conta, agora, de que a questão somente considera as bases pares. Então devemos fazer aquela introdução da Giovana e fica tudo certo.
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Mensagem por fantecele Sex 03 Abr 2020, 17:32

Opa, isso mesmo, acabei só falando de aplicar a soma dos cubos na questão e não cheguei a mencionar aquela introdução da Giovana kkk, mas tem que colocar o 2³ em evidência e aí depois aplicar essa fórmula fechada. A não ser que se encontre uma soma somente para os pares, mas aí ia dar muito trabalho.

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Mensagem por Giovana Martins Sex 03 Abr 2020, 17:43

Medeiros, fiz alguns esboços no LibreOffice (não tenho Excel) e, ao que me parece a fórmula fechada para a soma generalizada (até (2n)³) é 2n²(n+1)² (isso ainda é uma suposição). Tenho que relembrar algumas coisas sobre indução finita para tentar chegar nessa fórmula, por isso não a expus na primeira resolução já que de início eu não sabia demonstrar isso e preferi ir mexendo na questão usando apenas algebrismo. Uma outra conclusão que tirei do LibreOffice é que a soma de fato da 845.000. Programei as células e fiz o somatório e bateu. Não sei como eu poderia arquivar isso online de alguma forma para que todos tenham acesso aos meus cálculos na planilha. Não é muito difícil de programar isso no Excel, mas se alguém não souber é só falar que eu tento explicar. Se alguém souber como upar a planilha online é só falar que eu upo.
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Mensagem por Giovana Martins Sex 03 Abr 2020, 17:49

Planilha.

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