В теории чисел квадратным треугольным числом (или треугольным квадратным числом) называется число, являющееся как треугольным, так и квадратным. Существует бесконечное число квадратных треугольных чисел.
Например, число 36 является и квадратным (), и треугольным : {| cellpadding="5" |- align="center" valign="bottom" | style="line-height: 0; display: inline-block;"| | style="line-height: 0; display: inline-block"|
Квадратные треугольные числа образуют последовательность: 0, 1, 36, 1225, 41616, 1413721, 48024900, 1631432881, 55420693056, 1882672131025, … ().
Формулы Будем записывать Nk для k-го квадратного треугольного числа, sk и tk для сторон квадрата и треугольника соответственно, тогда
Последовательности Nk, sk и tk присутствуют в OEIS (, и соответственно).
В 1778 году Леонард Эйлер установил явную формулу. — «According to the records, it was presented to the St. Petersburg Academy on May 4, 1778.».
Другие эквивалентные формулы, которые могут быть выведены из этой формулы:
Соответствующие явные формулы для sk и tk:
и
Уравнение Пелля Связь квадратных треугольных чисел с уравнением Пелля можно получить следующим образом:
любое треугольное число имеет вид t(t + 1)/2, так что нужно найти t и s такие, что
Умножая левую и правую часть на 8 и выделяя полный квадрат, получим
подставляя теперь x = 2t + 1 и y = 2s, мы получим диофантово уравнение
которое является уравнением Пелля. Решениями этого уравнения служат числа Пелля Pk. — «Theorem 244».
и потому все решения задаются формулами
Имеется множество тождеств, связанных с числами Пелля, а вышеприведённые формулы переводят их в тождества с квадратными треугольными числами.
Рекуррентные отношения Имеются рекуррентные отношения для квадратных треугольных чисел, как и для сторон соответствующих квадратов и треугольников. Мы имеем
А также
Другие свойства Все квадратные треугольные числа имеют вид b2c2, где b / c — значение подходящей дроби для непрерывной дроби квадратного корня из 2.
А. В. Сильвестер (A. V. Sylwester) дал короткое доказательство бесконечности количества квадратных треугольных чисел, а именно:
Если треугольное число n(n+1)/2 является квадратом, то существует большее треугольное число:
И это значение должно быть квадратом, поскольку является произведением трёх квадратов: (очевидно), (n-ое треугольное число — по предположению является квадратом) и (очевидно).
Производящей функцией для квадратных треугольных чисел будет:
Численные значения С увеличением k, отношение tk / sk стремится к , а отношение соседних квадратных треугольных чисел стремится к .
Примечания
Ссылки Triangular numbers that are also square at cut-the-knot
Michael Dummett’s solution
Категория:Фигурные числа Категория:Целочисленные последовательности