■平方数の交代和(その2)

 連続するn個の整数の交代和を調べてみると,

  3!−2!+1!=5  (素数)

  4!−3!+2!−1!=19  (素数)

  5!−4!+3!−2!+1!=101  (素数)

  6!−5!+4!−3!+2!−1!=619  (素数)

  7!−6!+5!−4!+3!−2!+1!=4421  (素数)

  8!−7!+6!−5!+4!−3!+2!−1!=35899  (素数)

はすべて素数です.このパターンはずっと続くのでしょうか?

 しかし,

  9!−8!+7!−6!+5!−4!+3!−2!+1!=326981=79×4139  (非素数)

となって,破綻します.

 それでは,

  1^2=1  (三角数)

  2^2−1^2=3  (三角数)

  3^2−2^2+1^2=6  (三角数)

  4^2−3^2+2^2−1^2=10  (三角数)

  5^2−4^2+3^2−2^2+1^2=15  (三角数)

 最初のいくつかの値は正しくとも,同じパターンが続くとは限らないこともあるが,このパターンはずっと続く.証明せよ.

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n=2m+1のとき

Σ(2m+1)^2-Σ(2m)^2=Σ(4m+1)+1=2m(m+1)+m+1=(2m+1)(m+1)=(2m+1)(2m+2)/2=n(n+1)/2  (三角数)

n=2mのとき

Σ(2m)^2-Σ(2m-1)^2=Σ(4m-1)=2m(m+1)=m(2m+1)=2m(2m+1)/2=n(n+1)/2  (三角数)

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