多角数

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多角数(たかくすう、: polygonal number)とは、正多角形の形に点を並べたときにそこに含まれる点の総数にあたる自然数である。多角形数ともいう。

例えば、10 個の点は

*
**
***
****

このように正三角形の形に並べることができるので 10 は三角数である。また、16 個の点は

****
****
****
****

このように正方形の形に並べることができ、16 は四角数(平方数)である。

三角数、四角数、六角数の例を以下に示す。

三角数
13610
* *
**
*
**
***
*
**
***
****
四角数
14916
* **
**
***
***
***
****
****
****
****
六角数
161528
* **
* *
**
***
** *
* * *
** *
***
****
*** *
** * *
* * * *
** * *
*** *
****

五角数以上では、点を回転対称には並べないことに注意。

一般化

0 番目の多角数は全て、形式的に 0 とみなすことができる。

n 番目の p 角数を Pp,n とすると上の図から

となり、したがって Pp,n等差数列の和

となる。

この式から、2 番目の p 角数は p であり、3 番目の p 角数は 3(p 1) であることなどが分かる。

なおここで、形式的に「二角数」(p = 2) を考えると、

となり、自然数列そのものになる。これは、点を直線状に並べることに相当する。ただし古代ギリシャの数学者が直線数と呼んでいたのは、矩形に並べられることができないことからである。

性質

  • 任意の自然数は、高々 p 個の p 角数の和で表せる。これを多角数定理という。
  • 1 番目の多角数は 1、2 番目の p 角数は p である。したがって、2 以外の自然数はなんらかの多角数である。
  • 3 番目以降の多角数は、合成数である。
  • n 番目の p 角数は、n偶数p奇数のときに限り、n倍数でない。
  • n 番目の p 角数と n + 1 番目の p 角数の差は、(p − 2) n + 1 である。
  • n 番目の p 角数と n 番目の p + 1 角数の差は、p によらず n だけで決まり、n − 1 番目の三角数に等しい。(次の表を縦に読むと等差数列になっている。)

数表

さらに見る 名前, 一般式 ...
オンライン整数列大辞典に掲載されている多角数(三十角数まで)
名前一般式n = 12345678910111213オンライン整数列大辞典リスト
三角数
(n2 + n)/2
1
3
6
10
15
21
28
36
45
55
66
78
91
A000217Table of n. a(n) for n = 0..
四角数
n2
1
4
9
16
25
36
49
64
81
100
121
144
169
A000290Table of n, a(n) for n = 0..
五角数
(3n2n)/2
1
5
12
22
35
51
70
92
117
145
176
210
247
A000326Table of n, a(n) for n = 0..
六角数
2n2n
1
6
15
28
45
66
91
120
153
190
231
276
325
A000384Table of n, a(n) for n = 0..
七角数
(5n2 − 3n)/2
1
7
18
34
55
81
112148
189
235
286
342
403
A000566Table of n, a(n) for n = 0..
八角数
3n2 − 2n
1
8
21
40
65
96
133176
225
280
341
408
481
A000567Table of n, a(n) for n = 0..
九角数
(7n2 − 5n)/2
1
9
24
46
75
111154204
261
325
396
474
559
A001106Table of n, a(n) for n = 0..
十角数
4n2 − 3n
1
1027
52
85
126175232
297
370
451
540
637
A001107Table of n, a(n) for n = 0..
十一角数
(9n2 − 7n)/2
1
1130
58
95
141196260
333
415
506
606
715
A051682Table of n, a(n) for n = 0..
十二角数
5n2 − 4n
1
1233
64
105156217288
369
460
561
672
793
A051624Table of n, a(n) for n = 0..
十三角数
(11n2 − 9n)/2
1
1336
70
115171238316
405
505
616
738
871
A051865Table of n, a(n) for n = 0..
十四角数
6n2 − 5n
1
1439
76
125186259344
441
550
671
804
949
A051866Table of n, a(n) for n = 0..
十五角数
(13n2 − 11n)/2
1
1542
82
135201280372
477
595
726
870
1027A051867Table of n, a(n) for n = 0..
十六角数
7n2 − 6n
1
1645
88
145216301400
513
640
781
936
1105A051868Table of n, a(n) for n = 0..
十七角数
(15n2 − 13n)/2
1
1748
94
155231322428
549
685
836
10021183A051869Table of n, a(n) for n = 0..
十八角数
8n2 − 7n
1
1851100165246343456
585
730
891
10681261A051870Table of n, a(n) for n = 0..
十九角数
(17n2 − 15n)/2
1
1954106175261364484
621
775
946
11341339A051871Table of n, a(n) for n = 0..
二十角数
9n2 − 8n
1
2057112185276385512
657
820
100112001417A051872Table of n, a(n) for n = 0..
二十一角数(19n2 − 17n)/2
1
2160118195291406540
693
865
105612661495A051873Table of n, a(n) for n = 0..
二十二角数10n2 − 9n
1
2263124205306427568
729
910
111113321573A051874Table of n, a(n) for n = 0..
二十三角数(21n2 − 19n)/2
1
2366130215321448596
765
955
116613981651A051875Table of n, a(n) for n = 0..
二十四角数11n2 − 10n
1
2469136225336469624
801
1000122114641729A051876Table of n, a(n) for n = 0..
二十五角数(23n2 − 21n)/2
1
2572142235351490652
837
1045127615301807A255184Table of n, a(n) for n = 0..
二十六角数12n2 − 11n
1
2675148245366511680
873
1090133115961885A255185Table of n, a(n) for n = 0..
二十七角数(25n2 − 23n)/2
1
2778154255381532708
909
1135138616621963A255186Table of n, a(n) for n = 0..
二十八角数13n2 − 12n
1
2881160265396553736
945
1180144117282041A161935Table of n, a(n) for n = 0..
二十九角数(27n2 − 25n)/2
1
2984166275411574764
981
1225149617942119A255187Table of n, a(n) for n = 0..
三十角数
14n2 − 13n
1
308717228542659579210171270155118602197A254474Table of n, a(n) for n = 0..
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関連項目

外部リンク

  • Weisstein, Eric W. “Polygonal Number”. mathworld.wolfram.com (英語).
  • PolygonalNumbers virtuescience 多角数表

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