Numero triangolare

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Disambiguazione – "Formula di Gauss" rimanda qui. Se stai cercando la formula per il calcolo dell'area di poligoni qualunque, vedi Formula dell'area di Gauss.

In matematica, un numero triangolare è un numero poligonale rappresentabile in forma di triangolo, ossia, preso un insieme con una cardinalità (quantità di elementi) uguale al numero in oggetto, è possibile disporre i suoi elementi su una griglia regolare, in modo da formare un triangolo equilatero o un triangolo isoscele, come nella figura sotto.

1 3 6 10 15 21
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Formula di Gauss

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L'-esimo numero triangolare si può ottenere con la formula di Gauss; essa porta il nome del matematico per una mera questione di consuetudine storica, ma secondo i canoni dell'assegnazione prioritaria in uso nella matematica, data la sua semplicità e l'antichità dell'argomento, andrebbe certamente attribuita a terzi:

Da questa formula segue che nessun numero triangolare per maggiore di 2 è primo. Osservando, poi, che ciascuna riga del triangolo è costituita da un numero di elementi uguale all'indice della riga, e contiene quindi un elemento in più della riga precedente, si verifica facilmente che la formula corrisponde a quella della somma dei primi termini della progressione aritmetica di ragione 1:

È possibile ottenere anche una giustificazione geometrica della formula: avvicinando all'-esimo triangolo un triangolo uguale, si ottiene un rettangolo di lati e , che è formato da punti, il doppio di quelli del triangolo.

2 6 12 20 30 42
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L'-esimo numero triangolare corrisponde al numero di possibili coppie non ordinate estratte da un insieme di elementi.

Dimostrazione

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Dimostriamo per induzione su Occorre verificare che la formula:

sia valida per , e per ogni successore di , ossia Il primo caso, per , si verifica facilmente:

Per gli successori occorre dimostrare che:

Infatti

Elenco di numeri triangolari

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I primi numeri triangolari sono:

1, 3, 6, 10, 15, 21, 28, 36, 45, 55, 66, 78, 91, 105, 120, 136, 153, 171, 190, 210, 231, 253, 276, 300, 325, 351, 378, 406, 435, 465, 496, 528, 561, 595, 630, 666, 703, 741, 780, 820, 861, 903, 946, 990, 1035, 1081, 1128, 1176, 1225, 1275, 1326, 1378, 1431, 1485, 1540, 1596, 1653, 1711, 1770, 1830, 1891, 1953, 2016, 2080, 2145, 2211, 2278, 2346, 2415, 2485, 2556, 2628, 2701, 2775, 2850, 2926, 3003, 3081, 3160, 3240 ecc.

e rappresentano la successione A000217 dell'OEIS.

Relazioni con altri numeri figurati

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4 9 16 25 36
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  • esistono infiniti numeri triangolari che sono anche numeri quadrati;
  • ogni numero naturale si può scrivere come somma di al massimo tre numeri triangolari (eventualmente ripetuti, come in ; questa proprietà fu scoperta da Gauss nel 1796, ed è un caso particolare del teorema di Fermat sui numeri poligonali;
  • la somma dei primi numeri triangolari è uguale all'-esimo numero tetraedrico;
  • l'-esimo numero pentagonale è un terzo del numero triangolare per ; ogni altro numero triangolare è un numero esagonale;
  • la differenza tra l'-esimo numero -gonale e l'-esimo numero -gonale è uguale all'-esimo numero triangolare.

Altre proprietà

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  • (somma di numeri triangolari);
  • (prodotto di numeri triangolari);
  • tutti i numeri perfetti sono triangolari;
  • i reciproci dei numeri triangolari formano la serie di Mengoli moltiplicata per 2, la loro somma vale pertanto 2;
  • il quadrato dell'-esimo numero triangolare è uguale alla somma dei primi cubi:
questo risultato è noto sotto il nome di teorema di Nicomaco.
  • i numeri triangolari si susseguono sempre alternando due numeri dispari a due numeri pari.

Test per i numeri triangolari

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Per stabilire se il numero è triangolare si può calcolare l'espressione:

Se, è intero, allora è l'-esimo numero triangolare, altrimenti non è triangolare.

Tale test trova la sua legittimazione nel fatto che:

Molto evidente e semplice anche la dimostrazione grafica, tanto da essere già nota fin dall'antichità e pertanto precedente all'introduzione dell'algebra simbolica. Tra le fonti accreditate che riportano il teorema spicca anche il nome di Plutarco, motivo per il quale talvolta l'identità è citata come identità di Plutarco.

Voci correlate

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Altri progetti

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Collegamenti esterni

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