■自然数のグループ和(その5)
1+2=3
4+5+6=7+8
9+10+11+12=13+14+15
に似た数のパターンに以下のようなもがある.
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[1]奇数(の平方数)は連続した2つの数の和で表すことができる.たとえば,
3=2+1
3^2=4+5
これにより,4までの2つの数(3,4)と5からの1つの数(5)の平方和が等しくなるのである.
3^2+4^2=5^2
5=3+2
5^2=25=12+13
これにより,12までの3つの数(10,11,12)と13からの2つの数(13,14)の平方和が等しくなるのである.
10^2+11^2+12^2=13^2+14^2
7=4+3
7^2=24+25
これにより,24までの4つの数(21,22,23,24)と25からの3つの数(25,26,27)の平方和が等しくなるのである.
20^2+22^2+23^2+24^2=25^2+26^2+27^2
以下同様.
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[2](1を除く)奇数の平方数を2つの連続した整数の和として表すことによって,ピタゴラスの三つ組みを得ることができる.
3^2=4+5→(3,4,5)→3^2+4^2=5^2
5^2=12+13→(5,12,13)→5^2+12^2=13^2
7^2=24+25→(7,24,25)→7^2+24^2=25^2
9^2=40+41→(9,40,41)→9^2+40^2=41^2
これは
(2n+1)^2=4n^2+4n+1=(2n^2+2n)+(2n^2+2n+1)
(2n+1)^2+(2n^2+2n)^2=(2n^2+2n)+(2n^2+2n+1)+(2n^2+2n)^2
=(2n^2+2n)^2+2(2n^2+2n)+1
=(2n^2+2n+1)^2
に基づく.
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[3]
5^2+12^2=13^2
10^2+11^2=5^2+14^2
フィボナッチの等式としてよく知られている恒等式
(a^2+b^2)(c^2+d^2)
=(ac−bd)^2+(ad+bc)^2
=(ac+bd)^2+(ad−bc)^2
は簡単に確認できます.この公式は2つの整数がともに平方数の和の形をしているなら,その2数の積も平方数で表されることを示していて,複素数と2平方和問題との関連を示しています.
50=1^2+7^2=5^2+5^2
65=8^2+1^2=4^2+7^2
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