Quadrato (algebra)

Il grafico di $y=x^{2}$, per i valori di $x$ compresi tra $0$ e $25$.

In algebra, viene definito quadrato di un numero $x$ l'elevamento dello stesso alla seconda potenza, ossia la sua moltiplicazione per sé stesso eseguita una volta:

$x^{2}=x\cdot x.$

Il termine quadrato viene dalla geometria, poiché l'area di un quadrato si ottiene appunto moltiplicando il lato per sé stesso.

Il quadrato di un numero immaginario è un numero reale minore o uguale a zero, mentre per i numeri complessi si calcola

$\left(a+ib\right)^{2}=a^{2}-b^{2}+i\cdot 2ab.$

Proprietà

• Il quadrato di un numero reale è sempre maggiore o uguale a zero, dato che il prodotto di valori con lo stesso segno è sempre positivo. Quindi

$x^{2}\geq 0\qquad \forall x\in \mathbb {R} .$

• Per lo stesso motivo vale la relazione

$x^{2}=\left(-x\right)^{2}.$

Ad esempio il quadrato di $2$ è $4$, ma anche il quadrato di $-2$ è uguale a $4$.

• Il quadrato di un numero immaginario è sempre minore di zero, perché elevando al quadrato l'unità immaginaria si ottiene un numero negativo, che si moltiplica poi con il quadrato del coefficiente (che è positivo).
• la somma dei numeri dispari in ordine è un quadrato perfetto di un numero pari o dispari (proprietà nota al matematico greco Euclide):

$1=1^{2}$

$1+3=2^{2}$

$1+3+5=3^{2}$

$1+3+5+7=4^{2}$

$1+3+5+7+9=5^{2}$, da cui:

$1^{2}=1$

$2^{2}=1^{2}+3$

$3^{2}=2^{2}+5$

$4^{2}=3^{2}+7$

$5^{2}=4^{2}+9$

$n^{2}=(n-1)^{2}+2n-1$ che risolta porta, infatti, ad una identità.

Da una formula siffatta si identificano un sottoinsieme infinito numerabile delle terne pitagoriche, per ogni ${\sqrt {2n-1}}$ intero. Ad es. : (3, 4, 5) con $n=5$; (5, 12 ,13); (7, 24 ,25); (9, 40, 41); (11, 60, 61); (13, 84, 85); (15, 112, 113); (17, 144, 145); (19, 180, 181); (21, 220, 221); (23, 264, 265).

Quadrati perfetti

Il quadrato di un numero intero diverso da zero è sempre un numero naturale. I numeri naturali che sono quadrati di numeri interi si definiscono quadrati perfetti. Di seguito alcune proprietà:

• Il quadrato di un qualsiasi numero intero $n$ può essere rappresentato anche dalla somma

$1+1+2+2+\ldots +(n-1)+(n-1)+n.$

Ad esempio

$4^{2}=1+1+2+2+3+3+4=16.$

• Il quadrato di un qualsiasi numero intero $n$ è inoltre uguale alla somma dei primi $n$ numeri dispari:

$5^{2}=1+3+5+7+9=25$

indicabile attraverso la formula

$n^{2}=\sum _{k=0}^{n-1}2k+1.$

• Il quadrato di un qualsiasi numero intero $n$ è inoltre uguale alla somma del numero $n$ e dei primi $n-1$ numeri pari:

$5^{2}=5+2+4+6+8=25$

indicabile attraverso la formula

$n^{2}=n+\sum _{k=1}^{n-1}2k.$

• La somma dei quadrati dei primi n numeri naturali vale

$\sum _{k=1}^{n}k^{2}={\frac {n(n+1)(2n+1)}{6}}={\frac {2n^{3}+3n^{2}+n}{6}}.$

Voci correlate

• Numero quadrato
• Quadrato (geometria)
• Cubo
• Potenza (matematica)
• Radice quadrata
• Potenza di due

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