Kvadratiskt tal

Ett kvadratiskt tal, ibland även kallat perfekt kvadrat, är resultatet av ett heltal multiplicerat med sig självt. 1, 4, 9, 16 och 25 är de fem första kvadratiska talen. I en formel betecknas kvadraten på ett tal n med $n$ $2$ (exponentiering), vanligtvis uttalat som "n squared". Namnet kvadrattal kommer från namnet på formen, se nedan.

Kvadratiska tal är icke-negativa. Ett annat sätt att säga att ett (icke-negativt) tal är ett kvadrattal är att dess kvadratrot återigen är ett heltal. Till exempel √9 = 3, så 9 är ett kvadrattal.

Exempel

De rutor (sekvens A000290 i OEIS) som är mindre än 70² är:

0² =0

1² = 1

2² = 4

3² = 9

4² = 16

5² = 25

6² = 36

7² = 49

8² = 64

9² = 81

10² =100

11² = 121

12² = 144

13² = 169

14² = 196

15² = 225

16² = 256

17² = 289

18² = 324

19² = 361

20² = 400

21² = 441

22² = 484

23² = 529

24² = 576

25² = 625

26² = 676

27² = 729

28² = 784

29² = 841

30² = 900

31² = 961

32² = 1024

33² = 1089

34² = 1156

35² = 1225

36² = 1296

37² = 1369

38² = 1444

39² = 1521

40² = 1600

41² = 1681

42² = 1764

43² = 1849

44² = 1936

45² = 2025

46² = 2116

47² = 2209

48² = 2304

49² = 2401

50² = 2500

51² = 2601

52² = 2704

53² = 2809

54² = 2916

55² = 3025

56² = 3136

57² = 3249

58² = 3364

59² = 3481

60² = 3600

61² = 3721

62² = 3844

63² = 3969

64² = 4096

65² = 4225

66² = 4356

67² = 4489

68² = 4624

69² = 4761

Det finns oändligt många kvadrattal, liksom det finns oändligt många naturliga tal.

Egenskaper

Talet m är ett kvadratiskt tal om och endast om man kan komponera en kvadrat av m lika stora (mindre) kvadrater:

m = 1² = 1
m = 2² = 4
m = 3² = 9
m = 4² = 16
m = 5² = 25
Anmärkning: De vita mellanrummen mellan rutorna är endast till för att förbättra den visuella uppfattningen. Det får inte finnas några luckor mellan de faktiska rutorna.

En kvadrat med sidlängden n har arean $n . 2$

Uttrycket för det n:e kvadrattalet är n² . Detta är också lika med summan av de första n udda talen, vilket framgår av bilderna ovan, där en kvadrat uppstår ur den föregående genom att lägga till ett udda antal punkter (magenta). Formeln följer nedan:

n 2 = ∑ k = 1 n ( 2 k - 1 ) . {\displaystyle n^{2}=\sum _{k=1}^{n}(2k-1). } $n^{2}=\sum _{k=1}^{n}(2k-1).$

Till exempel $52 =25= 1 + 3 + 5 + 7 + 9.$

Ett kvadratiskt tal kan endast sluta med siffrorna 0, 1, 4, 6, 9 eller 25 i bas 10, enligt följande:

Om den sista siffran i ett tal är 0, slutar dess kvadrat med ett jämnt antal 0:or (alltså minst 00) och de siffror som föregår de avslutande 0:orna måste också bilda en kvadrat.
Om den sista siffran i ett tal är 1 eller 9 slutar kvadraten på 1 och det tal som bildas av de föregående siffrorna måste vara delbart med fyra.
Om den sista siffran i ett tal är 2 eller 8 slutar kvadraten på 4 och den föregående siffran måste vara jämn.
Om den sista siffran i ett tal är 3 eller 7 slutar dess kvadrat på 9 och det tal som bildas av de föregående siffrorna måste vara delbart med fyra.
Om den sista siffran i ett tal är 4 eller 6 slutar kvadraten på 6 och den föregående siffran måste vara udda.
Om den sista siffran i ett tal är 5 slutar kvadraten på 25 och de föregående siffrorna måste vara 0, 2, 06 eller 56.

Ett kvadratiskt tal kan inte vara ett perfekt tal.

Alla fjärde, sjätte och åttonde potenser och så vidare är perfekta kvadrater.

Särskilda fall

Om talet är av formen m5 där m representerar de föregående siffrorna, är dess kvadrat n25 där $n = m \times (m + 1)$ och representerar siffrorna före 25. Exempelvis kan kvadraten på 65 beräknas med $n = 6 \times (6 + 1) = 42,$ vilket gör kvadraten lika med 4225.
Om talet är av formen m0 där m representerar de föregående siffrorna, är dess kvadrat n00 där $n = m 2$ . Exempelvis är kvadraten på 70 4900.
Om talet har två siffror och är av formen 5m där m representerar enhetens siffra, är dess kvadrat AABB där $AA = 25 + m$ och $BB = m 2$ . Exempel: För att beräkna kvadraten på 57, 25 + 7 = 32 och 7² = 49, vilket innebär att 57² = 3249.

Udda och jämna kvadrattal

Kvadrater av jämna tal är jämna (och faktiskt delbara med 4), eftersom $(2n) 2 = 4n 2$ .

Kvadrater av udda tal är udda, eftersom $(2n + 1) 2 = 4(n 2 + n) + 1.$

Av detta följer att kvadratrötter av jämna kvadrattal är jämna och att kvadratrötter av udda kvadrattal är udda.

Eftersom alla kvadratiska jämna tal är delbara med 4 är de jämna talen av formen $4n + 2$ inte kvadratiska tal.

Eftersom alla ojämna kvadrattal är av formen $4n + 1$ , är de ojämna talen av formen $4n + 3$ inte kvadrattal.

Kvadrater av udda tal är av formen $8n + 1,$ eftersom $(2n + 1) 2 = 4n(n + 1) + 1$ och $n (n + 1)$ är ett jämnt tal.