■整数の積(その3)

 1^2 +2^2 +3^2 +・・・+24^2 =24(24+1)(2・24+1)/6 =70^2

 級数の公式:Σk^2 =n(n+1)(2n+1)/6をご存じの方も多いでしょうが,1からnまでの平方の和が平方数となるのはnが1か24の場合しかありません.25平方の等式ともいうべきこの等式はリュカの問題(1873年)として知られています.

  y^2 =x(x+1)(2x+1)/6

の唯一自明でない整数解は(24,70)で,それ以外の自明な解がないことは楕円関数やペル方程式を使って証明されています.

−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

 また,最初のn個の立方数の和は平方数になります.

  Σk^3={n(n+1)/2}^2

 フィボナッチはこれを次のように証明しました.

1^3 =1,2^3 =3+5,3^3 =7+9+11,4^3 =13+15+17+19,5^3 =21+23+25+27+29,・・・

 また,最初のn個の奇数の和は

  1+3+5+・・・+(2n−1)=n^2

最初のn項までに現れる奇数の全項数は

  1+2+3+・・・+n=n(n+1)/2

よって,

  1^3 +2^3 +3^3 +・・・+n^3 ={n(n+1)/2}^2 =(1+2+3+・・・+n)^2

が示されます.

 三角数とはm(m+1)/2の型の自然数のことと定義すると,任意の立方数は2つの三角数の平方数の差と表されることがわかります.すなわち,

  y^3 ={y(y+1)/2}^2−{y(y−1)/2}^2

がこの証明の根拠となっていることが理解されます.

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