例题1
求和:
方法1
首先令
那么有
我们先算左半部分,先假设 ,那么有
而对于一般的 n ,令 ,我们只需要计算 的部分,而这部分 ,所以结果为 。
所以总的结果为:
这里解释一下为什么没有算右半部分?因为右半部分就是 的这部分,已经计算过了。
方法2
因为 ,所以可以将原式替换掉,还是令 ,然后如下计算:
其中第二行交换了变量计算顺序。
定理1
这里直接介绍一个定理,就不证明了,过程比较复杂:
其中 是一个无理数。
这个公式说明了,无理数 的整数倍的小数部分均匀分布在 之间。
这就给了我们一个启示,我们可以用它来生成随机数啊!其他用处还有很多,自己想咯。
例题2
求如下和式:
其中整数 也是整数。
通过枚举 ,可以发现和式满足如下形式:
那么怎么计算出来呢?
首先做一个变形:
这就将原来的和式分为了三个部分求和。
第一个部分为:
具体怎么算留到下一章节,这里通过枚举可以发现它的值是有周期的,周期重复次数是 。所以算出来结果为:
第二个部分为:
第三个部分为:
所以总的结果为:
这里我们对结果稍稍变形,可以得到另一个结果:
可以发现, m 和 n 是对称的!所以可以得到如下结论:
这有什么用呢?当 m 特别大、 n 很小的时候可以大大减少项的个数!
如果我们令 ,就会发现,得到的式子和之前证过的一个式子一模一样!
到这里为止,第三章取整就讲完了,下面开始讲第四章数论部分。