求 22+42+62+82+⋯+202+2222^2 + 4^2 + 6^2 + 8^2 + \cdots + 20^2 + 22^2 的值.

完整解法

1. 提取公因数,将偶数平方和转化为标准连续自然数平方和的形式

原式中的每一项都可以表示为 (2k)2=4k2(2k)^2 = 4k^2:
22+42+62+⋯+222=(2×1)2+(2×2)2+(2×3)2+⋯+(2×11)22^2 + 4^2 + 6^2 + \dots + 22^2 = (2 \times 1)^2 + (2 \times 2)^2 + (2 \times 3)^2 + \dots + (2 \times 11)^2
=22×(12+22+32+⋯+112)=4×(12+22+32+⋯+112)= 2^2 \times (1^2 + 2^2 + 3^2 + \dots + 11^2) = 4 \times (1^2 + 2^2 + 3^2 + \dots + 11^2)

2. 运用前 $n$ 项平方和公式求 $1^2 + 2^2 + \dots + 11^2$ 的值

根据前 nn 个正整数的平方和公式 ∑k=1nk2=n(n+1)(2n+1)6\sum_{k=1}^{n} k^2 = \frac{n(n+1)(2n+1)}{6},当 n=11n = 11 时:
12+22+32+⋯+112=11×(11+1)×(2×11+1)61^2 + 2^2 + 3^2 + \dots + 11^2 = \frac{11 \times (11 + 1) \times (2 \times 11 + 1)}{6}
=11×12×236=11×2×23=506= \frac{11 \times 12 \times 23}{6} = 11 \times 2 \times 23 = 506

3. 计算最终结果

将求得的平方和代回原式:
4×506=20244 \times 506 = 2024

答案

20242024

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