用数学归纳法证明1+2+3+⋅⋅⋅+n2=n4+n221+2+3+\cdot \cdot \cdot +{{n}^{2}}=\dfrac{{{n}^{4}}+{{n}^{2}}}{2},则当n=k+1n=k+1时左端应在n=kn=k的基础上加上
A. k2+1{{k}^{2}}+1
B. (k+1)2{{\left( k+1 \right)}^{2}}
C. (k+1)4+(k+1)22\dfrac{{{\left( k+1 \right)}^{4}}+{{\left( k+1 \right)}^{2}}}{2}
D. (k2+1)+(k2+2)+(k2+3)+⋅⋅⋅+(k+1)2\left( {{k}^{2}}+1 \right)+\left( {{k}^{2}}+2 \right)+\left( {{k}^{2}}+3 \right)+\cdot \cdot \cdot +{{\left( k+1 \right)}^{2}}

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完整解法

1. 确定 $n=k$ 时等式左端的表达式

当 n=kn=k 时,根据等式 1+2+3+⋯+n2=n4+n221+2+3+\cdots+n^2 = \dfrac{n^4+n^2}{2},其左端为从 11 开始,每次递增 11,一直加到 k2k^2 的和:
S(k)=1+2+3+⋯+k2S(k) = 1+2+3+\cdots+k^2

2. 确定 $n=k+1$ 时等式左端的表达式

当 n=k+1n=k+1 时,等式的左端为从 11 开始加到 (k+1)2(k+1)^2 的所有正整数的和:
S(k+1)=1+2+3+⋯+k2+(k2+1)+(k2+2)+⋯+(k+1)2S(k+1) = 1+2+3+\cdots+k^2+(k^2+1)+(k^2+2)+\cdots+(k+1)^2

3. 通过对比找出两者的差值,得出结论

对比 S(k)S(k) 和 S(k+1)S(k+1),可以看出,当 nn 从 kk 变为 k+1k+1 时,左端在 n=kn=k 的基础上增加的项为:
(k2+1)+(k2+2)+(k2+3)+⋯+(k+1)2(k^2+1)+(k^2+2)+(k^2+3)+\cdots+(k+1)^2
因此,正确选项为 D。

答案

D

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