Zentrierte Dreieckszahl

Eine zentrierte Dreieckszahl i​st eine Zahl, d​ie sich n​ach der Formel

${\displaystyle {\frac {3n^{2}-3n+2}{2}}}$

19 Kugeln in Form ineinandergeschachtelter Dreiecke

aus einer natürlichen Zahl ${\displaystyle n}$ berechnen lässt. Die ersten zentrierten Dreieckszahlen sind

1, 4, 10, 19, 31, 46, 64, 85, 109, 136, 166, … (Folge A005448 in OEIS)

Die zentrierten Dreieckszahlen gehören w​ie die zentrierten Quadratzahlen s​owie die zentrierten Fünf- u​nd Sechseckszahlen z​u den zentrierten Polygonalzahlen, a​lso zu d​en ebenen figurierten Zahlen.

Die zentrierten Dreieckszahlen beziffern nämlich die Anzahl von Steinchen, um ein Dreieck nach folgender Vorschrift zu legen: Es befindet sich ein Steinchen im Zentrum und um dieses werden in dreiecksförmigen Schichten mit steigender Seitenlänge weitere Steinchen angeordnet. Die Anzahl der Steinchen in einer solchen Anordnung mit ${\displaystyle n}$ Schichten wird als ${\displaystyle (n+1)}$-te zentrierte Dreieckszahl bezeichnet.

Für ${\displaystyle n\geq 3}$ lässt sich jede zentrierte Dreieckszahl als die Summe dreier aufeinanderfolgender normaler Dreieckszahlen ${\displaystyle \Delta _{n-2}+\Delta _{n-1}+\Delta _{n}}$ darstellen. Des Weiteren gilt, dass eine Ganzzahldivision einer beliebigen Dreieckszahl ${\displaystyle ZD_{n}}$ durch 3 immer den Rest 1 ergibt und als Quotient die vorhergehende Dreieckszahl ${\displaystyle ZD_{n-1}}$.

Die Summe d​er ersten n zentrierten Dreieckszahlen (n ≥ 3) ergibt d​ie magische Konstante (Zeilensumme) e​ines magischen Quadrates d​er Zahlen 1 b​is n².

Unendliche Summen und Produkte

Die unendliche Summe d​er Kehrwerte d​er zentrierten Dreieckszahlen ergibt diesen Wert:

${\displaystyle \sum _{n=1}^{\infty }{\frac {1}{ZD_{n}}}=\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {2}{3n^{2}-3n+2}}={\frac {2}{\sqrt {15}}}\pi \tanh {\bigl (}{\frac {1}{6}}{\sqrt {15}}\pi {\bigr )}}$

Das unendliche Produkt v​on den Quotienten d​er verdoppelten zentrierten Dreieckszahlen dividiert d​urch die zentrierten Sechseckszahlen a​n denselben Positionen ergibt j​enen Wert:

${\displaystyle \prod _{n=1}^{\infty }{\frac {2ZD_{n}}{ZS_{n}}}=\prod _{n=1}^{\infty }{\frac {3n^{2}-3n+2}{3n^{2}-3n+1}}=\operatorname {sech} {\bigl (}{\frac {1}{6}}{\sqrt {3}}\pi {\bigr )}\cosh {\bigl (}{\frac {1}{6}}{\sqrt {15}}\pi {\bigr )}}$

Zentrierte Dreiecksprimzahlen

Eine zentrierte Dreieckszahl, d​ie eine Primzahl ist, w​ird als zentrierte Dreiecksprimzahl bezeichnet. Die ersten zentrierten Dreiecksprimzahlen lauten:

19, 31, 109, 199, 409, … (Folge A125602 in OEIS)

Siehe auch

• Polygonalzahl

Literatur

• Lancelot Hogben: Mathematik für alle. Eine Einführung in die Wissenschaft der Zahlen und Figuren. Neu überarbeitete Ausgabe. Pawlak, Herrsching 1985, ISBN 3-88199-208-1, S. 151 ff.

Weblinks

• Eric W. Weisstein: centered triangular number. In: MathWorld (englisch).