■おかあさんのための数学教室(その70)

 数のパターンをみると,帰納法を使って証明したくなるが,計算しなくても答えがわかる場合が少なくない.なかには計算してはならないものもある.

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  1+  2  +3+・・・+(n−1)+n

 +n+(n−1)+・・・・・・・+2  +1=(n+1)×n

したがって

  1+2+3+・・・+(n−1)+n=n(n+1)/2

これより

 1から100までの数の和は5050である.

 1から200までの数の和は20100である.

 2から200までの偶数の和は

  2+4+・・・+200=2{1+2+・・・+100)=10100

 1から199までの奇数の和は20100−10100=10000

1+3+5+・・・+(2n−1)=n^2

たとえば

  1+3+5+7+9=5^2

などはグノモンを使って図式説明がなされる.

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 1+2=3

 4+5+6=7+8

 9+10+11+12=13+14+15

 16+17+18+19+20=21+22+23+24

 25+26+27+28+29+30=31+32+33+34+35

左辺は平方数から始まるが,たとえば,

 25+26+27+28+29+30=31+32+33+34+35

から25を除くと

 26+27+28+29+30=(31−5)+(32−5)+(33−5)+(34−5)+(35−5)

したがって,

 26+27+28+29+30=(31+32+33+34+35)−25

より

 25+26+27+28+29+30=31+32+33+34+35

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 ここでは,奇数の和を考える.

 1=1=1^3

 3+5=8=2^3 

 7+9+11=27=3^3

 13+15+17+19=48=4^3

 21+23+25+27+29=125=5^5

とれも和は立方数になる.中央には平方数が入る. 

 21+23+25+27+29=125=5^5

の場合,5数の平均は5^2であるから和は5^3になるというわけである.

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 1^3=1=1^2

 1^3+2^3=9=3^2

 1^3+2^3+3^3=36=6^2

 1^3+2^3+3^3+4^3=100=10^2

 1^3+2^3+3^3+4^3+5^3=225=15^2

右辺は三角数の2乗になる.

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 1+1=2=2^1

 1+2+1=4=2^2

 1+3+3+1=8=2^3

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

 1+5+10+10+5+1=32=2^5

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