Definition | Eine Zahl kÎIN heißt Dreieckszahl, wenn sie durch ein regelmäßiges Dreieck von Punkten dargestellt werden kann. Die Dreieckszahlen sind also 1, 3, 6, 10, 15, 21, 28, 36, 45 ... ![]() |
Graph | Die Dreieckszahlen haben folgende Darstellung im Koordinatensystem:![]() |
Bemerkung | Der oberen Grafik ist zu entnehmen, dass die Dreieckszahlen Tn allgemein folgendermaßen aussehen:![]() Also ist T3=1+2+3=6. |
Satz 1 | ![]() Beweis: ![]() also folgt ![]() |
Satz 2 | ![]() Beweis: Der Binomialkoeffizient ist wie folgt definiert: ![]() Also ist ![]() |
Beispiel 1 | T4=1+2+3+4=10 gibt die Anzahl der Bowlingkugeln im Spiel an und das entsprechende Dreieck gibt die Anordnung an. |
Beispiel 2 | T5=1+2+3+4+5=15 gibt die Anzahl der Billiardkugeln im Spiel an und das entsprechende Dreieck gibt die Anordnung an. |
Satz 3 | Für die Dreieckszahlen Tn gilt folgende Rekursionsformel:![]() Beweis: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
Beispiel 3 | ![]() |
Satz 4 | 3Tn+Tn-1=T2n Beweis: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
Beispiel 4 | ![]() |
Satz 5 | 3Tn+Tn+1=T2n+1 Beweis: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
Beispiel 5 | ![]() |
Satz 6 | ![]() Beweis: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Die Quadratzahlen entsprechen aber der Summe der ungeraden Zahlen, denn es gilt 1+3+5+...+(2n-1)=s (2n-1)+...+5+3+1=s ------------------------ n(2n-1+1)=2s 2nē=2s nē=s |
Beispiel 6 | ![]() |
Satz 7 | 8Tn+1=(2n+1)2 Dieser Satz besagt, dass 8 gleich große Dreieckszahlen plus der Zahl 1 immer einer Quadratzahl entspricht, wie die folgenden Bilder zeigen: ![]() ![]() ![]() Beweis: ![]() ![]() ![]() ![]() |
Beispiel 7 | T3=6 8T3+1=48+1=49=72=(2*3+1)2 |
Satz 8 | Die Summe zweier aufeinanderfolgender Dreieckszahlen ist eine Quadratzahl: Tn+Tn-1=n2 Beweis: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
Beispiel 8 | In folgender Grafik wird dieser Satz für T3+T4 veranschaulicht.![]() T3+T4 =6+10=16=42 |
Satz 9 | ![]() oder ohne Summenzeichen ![]() Beweis: Vollständige Induktion Induktionsverankerung n=1 ![]() Induktionsschluss Voraussetzung: ![]() Schluss:(zu zeigen) ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
Beispiel 9 | ![]() 1-3+6-10+15=9 |
Satz 10 | ![]() Beweis: Da ![]() ![]() Vollständige Induktion über n Induktionsverankerung n=1 ![]() Induktionsschluss Voraussetzung: ![]() Schluss: (zu zeigen) ![]() ![]() ![]() ![]() |
Beispiel 10 | ![]() |
Satz 11 | 1+9Tn=T3n+1 Beweis: ![]() ![]() |
Beispiel 11 | 1+9T3=1+9*6=55=T10=T3*3+1 |
Folgerung | Da 1+9Tn=T3n+1, erzeugt folgende Formel weitere Dreieckszahlen: 9(9(9...9(9Tn+1)+1)+1)+...+1)+1 |
Beispiel 12 | 9(9(9T3+1)+1)+1=9(9(9*6+1)+1)+1=9(9*55+1)+1=9*496+1=4456 ist eine Dreieckszahl |
Satz 12 | 1, 3, 21 und 55 sind die einzigen Zahlen die zugleich Dreieckszahlen und Fibonacci-Zahlen sind. |