『nから始まる連続数の和』解答


◆広島県 清川 育男 さんからの解答。

REM A(N)^2 は三角平方数 
OPTION BASE 0
DIM A(5)
FOR N=1 TO 2005
   IF N=20 OR N=2005 THEN
      LET  A(1)=2*N-1 
      LET  X=A(1)^2
      LET  E=(-1+SQR(4*N^2-4*N+8*X+1))/2
      PRINT N;"+・・+";E;"=";X;"=";A(1);"^2"
      FOR K=2 TO 5
         LET  A(K)=6*A(K-1)-A(K-2)
         LET  X=A(K)^2
         LET  E=(-1+SQR(4*N^2-4*N+8*X+1))/2
         PRINT N;"+・・+";E;"=";X;"=";A(K);"^2"
      NEXT K
      PRINT
   END IF
NEXT N
END

20 +・・+ 58 = 1521 = 392
20 +・・+ 331 = 54756 = 2342
20 +・・+ 1930 = 1863225 = 13652
20 +・・+ 11251 = 63297936 = 79562
20 +・・+ 65578 = 2150269641 = 463712

2005 +・・+ 6013 = 16072081 = 40092
2005 +・・+ 34076 = 578594916 = 240542
2005 +・・+ 198445 = 19688299225 = 1403152
2005 +・・+ 1156596 = 668855722896 = 8178362
2005 +・・+ 6741133 = 22721438423401 = 47667012
F(n,k)= (2*n-1)*((3+2* )k-(3-2* )k)
4*

F(n,k)2は三角平方数。

nから始まる連続するm個の自然数の和が平方数になる場合のmは、

n+・・・・+(n+m-1)=( (2*n-1)*((3+2* )k-(3-2* )k)
4*
)2

m= (2*n-1)*((3+2* )k+(3-2* )k)+2
4
-n

n,kは任意の自然数。

となりました。


◆広島県 清川 育男 さんからの解答。

nから始まる連続するm個の自然数の和が平方数になる場合

m=(2*n-1)* (3+2* )k+(3-2* )k-2
4
、n,kは任意の自然数。

n+・・・+(n+m-1)
= m*(n+(n+m-1))
2
=( (2*n-1)*((3+2* )k-(3-2* )k
4*
) 2

(3+2* )*(3-2* )=1

追伸

m=(2*n-1)*( ( +1)k-( -1)k
2
) 2

この表現がシンプルでしょうか?。


◆愛知県 Y.M.Ojisan さんからの解答。

【問題1】 sum(20〜58)=392

【問題2】 sum(2005〜6013)=40092

【問題3】 ペル方程式に帰着される。
∵ 項数をmとすれば合計は m(2n+m−1)
であり、
これが (XcY)2 であるとする。
即ち、m=X2c、(2n+m−1)=2cY2 である。

これらの式からcを消去すると、
(2Y2−X2)m=(2n−1)X2 が得られる。

2−2Y2=−1であれば必ずmは整数である。
X=Y=1は解の一つであり 問題1,2の解はこの場合である。

今、

  X=Y=1
  Xn+1=3X+4Y   
  Yn+1=2X+3Y

なる数列を考える。代入して計算すると

n+12−2Yn+12=X2−2Y2=。。。。=X2−2Y2=−1

である。

よって無限のX,Yの組が存在する。
これより m=(2n−1)X2  である。

少し Xn2 を計算すると次の数列が得られる。

1 49 1681 57121 1940449 65918161 2239277041

【蛇足】

nが特殊な値であれば X2−2Y2=−1は必ずしも必要ではない。
n=4ならば2n−1は7であるから−7でもよい。
このときX=5 Y=4は解であり、m=25である。
すなわち sum(4〜28)=202 である。

この場合も同じ漸化式により無限に作成でき、次は X=31である。
また、nはMOD 7で4であればよいので n=11とすれば、
m=2883 sum(11〜2893)=20462 である。


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