■自然数のグループ和(その1)

 {1},{2,3},{4,5,6},{7,8,9,10},{11,12,13,14,15},・・・のようにグループ化し,奇数グループだけを加えると和は平方数になる.

  1=1=1^2

  1+4+5+6=16=4^2

  1+4+5+6+11+12+13+14+15=81=9^2

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 k番目のグループまでの自然数の数は

  1+2+・・・+k=k(k+1)/2=p,(k−1)k/2=q

 k番目のグループ和は

  p(p+1)/2−q(q+1)/2

=k(k+1)(k^2+k+2)/8−(k−1)k(k^2−k+2)/8

=k(k^2+1)/2

 奇数グループだけを加えると,k=2m−1とおいて,

  Σ{(2m−1)^3+(2m−1)}/2

=4Σm^3−6Σm^2+4Σm−Σ1

=m^2(m+1)^2−m(m+1)(2m+1)+2m(m+1)−m

=m{m(m+1)^2−(m+1)(2m+1)+2(m+1)−1}

=m^4

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