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第1题

设 xi=i101x_i = \frac{i}{101},求和 S=∑i=0101xi31−3xi+3xi2S = \sum_{i=0}^{101} \frac{x_i^3}{1 - 3x_i + 3x_i^2} 的值。
第 2/4 步:将分母改写为对称的立方和
通俗地说

系数 1,−3,31, -3, 3 是 (1−x)3(1 - x)^3 的典型二项式特征;配成立方和后,xix_i 与 1−xi1 - x_i 之间隐藏的对称性便一目了然。

1−3xi+3xi2=(1−3xi+3xi2−xi3)+xi3=(1−xi)3+xi3=x101−i3+xi31 - 3x_i + 3x_i^2 = (1 - 3x_i + 3x_i^2 - x_i^3) + x_i^3 = (1 - x_i)^3 + x_i^3 = x_{101-i}^3 + x_i^3
详细分析

注意到 1−3xi+3xi21 - 3x_i + 3x_i^2 恰好包含二项展开式 (1−xi)3=1−3xi+3xi2−xi3(1 - x_i)^3 = 1 - 3x_i + 3x_i^2 - x_i^3 的前三项。通过减去再机上 xi3x_i^3,可得 1−3xi+3xi2=(1−xi)3+xi3=x101−i3+xi31 - 3x_i + 3x_i^2 = (1 - x_i)^3 + x_i^3 = x_{101-i}^3 + x_i^3,于是通项化为 xi3x101−i3+xi3\frac{x_i^3}{x_{101-i}^3 + x_i^3}。