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數學

三角形數計算機(Tₙ = n(n+1)/2)

三角形數係古希臘畢達哥拉斯學派研究嘅「形數」之一:擺成等邊三角形所需嘅點數,第 n 個係 Tₙ = n(n+1)/2,即 1 + 2 + … + n。本工具雙向支援:輸入 n 計 Tₙ;或反向輸入 N 判斷係咪三角形數(並夾出最近兩個)。亦同時顯示前 n 個立方和(Nicomachus 定理:Σi³ = Tₙ²)。

n-th triangular number Tₙ

5,050

Sum 1 + 2 + … + n

5,050

Sum of first n cubes Σi³ = Tₙ²

25,502,500

Triangular numbers are OEIS A000217. Applications: handshake problem (n people make T_{n−1} pairs), the bowling-pin or pool-ball triangle, and Nicomachus's theorem 1³+2³+…+n³ = (1+2+…+n)².

Formula

Tₙ = n(n+1)/2 = 1 + 2 + 3 + … + n Σᵢ₌₁ⁿ i³ = Tₙ² = [n(n+1)/2]² (Nicomachus 定理) 反向:n = (−1 + √(1 + 8N))/2 (N 係三角形數 ⇔ 1+8N 係完全平方數)

Frequently asked

點解 Tₙ = n(n+1)/2?

高斯式配對法:將 1 + 2 + … + n 順序同倒序疊埋寫: 1 + 2 + … + (n−1) + n n + (n−1) + … + 2 + 1 ──────────────────────────── (n+1)+(n+1)+…+(n+1)+(n+1) ← 共 n 個 (n+1) 上下兩行加埋 = n(n+1),所以原本一行(即 Tₙ)= n(n+1)/2。 另一個視覺證明:將 Tₙ 嘅三角形點陣同自己嘅 180° 旋轉版拼埋,會形成一個 n × (n+1) 嘅長方形,總點數 n(n+1);個三角形佔一半,所以 Tₙ = n(n+1)/2。

三角形數同握手問題有咩關係?

n 個人嘅派對,每人同其他 (n − 1) 個人握手;雙重計算所以握手總數 = n(n−1)/2 = T_{n−1}(即第 n−1 個三角形數)。可以用呢個工具反過嚟用:你只記得「公司聚會今晚有 28 次握手」,輸入 N=28 → 工具回應「正好等於 T₇」→ 即係有 8 個人(7+1)。同樣,網絡圖(無向圖)入面 n 節點嘅完全圖 K_n 有 T_{n−1} 條邊;組合 C(n,2) = T_{n−1}。

點樣快速判斷一個數係咪三角形數?

用「8N + 1 是否完全平方」測試。設 N 候選;計 8N + 1,再開方。如果平方根係整數 k,N 就係三角形數,索引 n = (k − 1)/2。例:N = 153 → 8×153 + 1 = 1225 = 35² → n = (35−1)/2 = 17 → T₁₇ = 153 ✓。 N = 100 → 8×100+1 = 801,√801 ≈ 28.3 唔係整數 → 100 唔係三角形數(夾喺 T₁₃ = 91 同 T₁₄ = 105 之間)。本工具反向模式就係用呢條公式。

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