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Números triangulares

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Category Concepts

Un número triangular cuenta los puntos que se necesitan para construir un triángulo lleno: 1, 3, 6, 10, 15, 21, 28, … Suma los números enteros desde 1 hasta k y obtendrás el k-ésimo número triangular. Son los más amables de los números figurados, y esconden una sorprendente cantidad de matemáticas.

Apilar puntos en triángulos

Imagina los bolos o un triángulo de bolas de billar. Un punto es el primer número triangular. Añade debajo una fila de dos: tres puntos (3). Añade una fila de tres: seis (6). Añade una fila de cuatro: diez (10) — el triángulo de los bolos. Cada nueva fila añade un punto más que la anterior, de modo que el k-ésimo número triangular es el total acumulado de 1 + 2 + 3 + ⋯ + k:

1, 3, 6, 10, 15, 21, 28, 36, 45, 55, 66, 78, 91, 105, 120, 136, 153, …

Gauss y el atajo

Existe una fórmula cerrada: el k-ésimo número triangular es Tk = k(k+1)/2. La historia que suele contarse para explicarlo tiene como protagonista a un joven Carl Friedrich Gauss. Según la anécdota, su maestro de escuela — con la esperanza de tener unos minutos de paz — pidió a la clase que sumara todos los números enteros del 1 al 100. Gauss dio la respuesta casi al instante: 5050.

Su truco es la demostración de la fórmula. Escribe la suma hacia delante y hacia atrás y suma las columnas:

  1 +  2 +  3 + … + 98 + 99 + 100
100 + 99 + 98 + … +  3 +  2 +   1

Cada columna suma 101, y hay 100 columnas, lo que da 100 × 101 = 10 100 — pero eso cuenta cada número dos veces, así que el total real es la mitad: 5050 = 100 · 101 / 2. El mismo argumento con k en lugar de 100 da Tk = k(k+1)/2. (Los historiadores dudan de que la anécdota escolar sea literalmente cierta, pero capta una idea genuina y hermosa.)

Dos triángulos forman un cuadrado

Los números triangulares están entretejidos en el resto de la aritmética. La identidad más limpia: dos números triangulares consecutivos suman un cuadrado perfecto. Tk−1 + Tk = k². Por ejemplo, T3 + T4 = 6 + 10 = 16 = 4². Geométricamente, dos disposiciones triangulares encajan formando una cuadrícula cuadrada.

Algunas apariciones más:

El teorema Eureka de Gauss

Los números triangulares sustentan uno de los resultados más bonitos de la teoría de números. En 1796 Gauss anotó en su diario la única línea triunfal — «ΕΥΡΗΚΑ! num = Δ + Δ + Δ» — al demostrar que todo número entero positivo es la suma de a lo sumo tres números triangulares. (La Δ representa un número triangular.) Por ejemplo, 50 = 1 + 21 + 28 y 100 también se forma con tres triangulares. Es un caso particular del teorema de los números poligonales de Fermat, que afirma que todo entero es una suma de a lo sumo m números m-gonales.

Curiosidades

Los números triangulares en NumberWiki

Los números triangulares se detectan en todas las páginas y se etiquetan como triangular, y el resumen sintetizado indica el índice (p. ej. «el 17.º número triangular»). Las familias de números figurados estrechamente relacionadas tienen cada una su propia etiqueta: cuadrados, pentagonales, hexagonales, tetraédricos (el análogo tridimensional) y números pronicos. Empieza con 1, 3, 6, 10, 55 y 666.

Lecturas adicionales

Véase también