Mała Delta
Geometryczne liczby
Trzy kółeczka łatwo ułożyć w trójkąt foremny (czyli równoboczny), cztery w czworokąt foremny (czyli kwadrat), pięć w pięciokąt foremny itd. Można więc 3 uważać za liczbę trójkątną, cztery za czworokątną, pięć za pięciokątną itd. Rysunki poniżej pokazują, jak można, rysując kropki, określić inne liczby wielokątne.
Jeśli umówimy się, że 1 jest liczbą -kątną dla dowolnego to liczbami trójkątnymi będą czworokątnymi pięciokątnymi sześciokątnymi Można znajdować i badać wynikające z obserwacji tych liczb prawidłowości: np. (n+1)-szą liczbę trójkątną uzyskujemy, dodając do poprzedniej n+1. Albo: suma kolejnych liczb nieparzystych to W dawnych wiekach tego rodzaju spostrzeżenia dały początek pasjonującej do dziś wielu mistyków numerologii. Można też – bardziej matematycznie – znaleźć ogólny wzór na -tą liczbę -kątną. Może on wyglądać, na przykład,
Oczywiście, w podobny sposób można układać z kuleczek wielościany. Gdybyśmy jednak chcieli trzymać się słowa foremny, które wystąpiło w definicji liczb wielokątnych, otrzymalibyśmy tylko pięć takich ciągów, bo istnieje tylko pięć wielościanów foremnych:
A na dodatek trudno określić, jak miałyby wyglądać kolejne wyrazy takich ciągów – zresztą proszę spróbować.
Dla sześcianu można to sobie jeszcze wyobrazić: Może jeszcze dla czworościanu i ośmiościanu daje się coś wymyślić. Ale np. jak by to było dla dwudziestościanu?
Dlatego więc bardziej popularne są liczby piramidalne.
Jak widać na rysunkach, jest to wynik układania na kulkach reprezentujących -tą liczbę -kątną kulek reprezentujących -szą liczbę -kątną, aż do pojedynczej kulki.
Na rysunku z lewej jest piąta liczba piramidalna trójkątna, czyli 35. Na pozostałych rysunkach można policzyć, ile kulek składa się na piątą liczbę piramidalną czworokątną i piątą liczbę piramidalną pięciokątną. Ale można też – korzystając z faktu, że -ta liczba piramidalna -kątna jest sumą początkowych liczb -kątnych – wyprowadzić sobie wzór na nią. Proszę sprawdzić, że otrzymamy
Dla liczb piramidalnych czworokątnych będzie to akurat suma kwadratów początkowych liczb. A czy są tu jeszcze jakieś inne ciekawostki?
Od sytuacji dwuwymiarowej (wielokąty) przeszliśmy do sytuacji trójwymiarowej (piramidy, czyli wielościany), a co dalej? Gdy braknie nam wyobraźni, zawsze mamy jeszcze możność posługiwania się analogiami. Liczby piramidalne, czyli trójwymiarowe, otrzymaliśmy przez sumowanie liczb wielokątnych, czyli dwuwymiarowych. Możemy więc – przez analogię – przyjąć następującą definicję:
Definicja. -tą liczbą -kątną -wymiarową nazywamy liczbę będącą sumą pierwszych liczb -kątnych -wymiarowych.
Jakie to liczby? Początek znamy: -te liczby -kątne dwuwymiarowa i trójwymiarowa to (patrz wyżej)
Wpadamy więc na pomysł, że może -ta liczba -kątna czterowymiarowa to
Drogi Czytelniku, sprawdź, korzystając z definicji, że ten pomysł jest rzeczywiście trafny.
A dla prawdziwych Bohaterów Zmagań Rachunkowych mamy do sprawdzenia dwie postacie wzoru na -tą liczbę -kątną -wymiarową