Aufeinanderfolgende Kubikzahlen

Erste Frage Aufrufe: 555     Aktiv: 23.03.2020 um 19:36

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Im Tagesanzeiger vom 19. März 2020 war ein Bericht über Daniel Jung, und u.a. ein Beispiel (Aufeinanderfolgende Quadratzahlen erhält man, wenn man die Ungeraden Zahlen aufsummiert).

Die Idee hat mich etwas beschäftigt (auch nachts!), dann bin ich mit geometrischen Ueberlegungen zur logischen Erklärung gelangt, und dann an der Idee hängen geblieben, dass so etwas ja auch mit Zahlen in der 3. Dimension gehen muss.

Wenn ich vom Würfel mit Kantenlänge x zum Würfel mit Kantenlänge x+1 gelangen will (das zusätzliche Volumen berechnen will, ohne dass ich (x+1)³ kenne), dann rechne ich x³ + 3*(x*(x+1)) +1.

Oft, aber nicht immer, ist dieser Wert 3*(x*(x+1)) +1 eine Primzahl.

Bei der Geschichte in der zweiten Dimension waren diese zu addierenden Werte einfach die nächsten ungerade Zahl. Gibt es für die Zahlen 3*(x*(x+1)) +1 auch einen einfachen Namen?

Danke schon jetzt

Ingo Rieger

Ich habe mit der Excel-Datei gearbeitet, die Sie hier finden: www.adikom.ch/aufsummieren_hoch_drei.xlsx

 

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Der Grund warum aufeinander folgende Quadratzahlen sich immer genau um eine ungerade Zahl unterscheiden, lässt sich einfach nachrechnen: \[  (n+1)^2-n^2=n^2+2n+1-n^2=2n+1\] Da nun die Zahlen \( 2n+1 \) für \( n \in \mathbb{N} \) genau die ungeraden Zahlen sind, ergibt sich, dass die Quadratzahl \( n^2\) genau die Summe der ersten \(n \) (positiven) ungeraden Zahlen ist.

Das ganze lässt sich jetzt auch für Kubikzahlen durchrechnen: \[ (n+1)^3-n^3 = n^3+3n^2+3n+1-n^3=3n^2+3n+1=3n(n+1)+1 \] Das ist auch genau der Unterschied den Sie sich geometrisch mit den Würfeln überlegt haben. Mir ist nicht bekannt, dass diese Zahlen irgendeinen bestimmten Namen haben.

Formal lassen sich nun auch die Kubikzahlen als Summe schreiben. Das sieht dann so aus: \[ n^3=\left( \sum_{k=1}^{n}   3k(k-1) \right) + n \]

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