Kvadrattal

Et kvadrattal, som også kaldes et perfekt kvadrat, er resultatet af et helt tal ganget med sig selv. 1, 4, 9, 16 og 25 er de første fem kvadrattal. I en formel betegnes kvadratet på et tal n som $n$ $2$ (eksponering), normalt udtalt som "n kvadreret". Navnet kvadrattal stammer fra navnet på formen; se nedenfor.

Kvadrattal er ikke-negative. En anden måde at sige, at et (ikke-negativt) tal er et kvadrattal, er, at dets kvadratrod igen er et helt tal. F.eks. √9 = 3, så 9 er et kvadrattal.

Eksempler

De kvadrater (sekvens A000290 i OEIS), der er mindre end 70² , er:

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

Der findes uendeligt mange kvadrattal, ligesom der findes uendeligt mange naturlige tal.

Egenskaber

Tallet m er et kvadrattal, hvis og kun hvis man kan sammensætte et kvadrat af m lige store (mindre) kvadrater:

m = 1² = 1
m = 2² = 4
m = 3² = 9
m = 4² = 16
m = 5² = 25
Bemærk: De hvide mellemrum mellem felterne tjener kun til at forbedre den visuelle opfattelse. Der må ikke være nogen mellemrum mellem de faktiske felter.

Et kvadrat med sidelængden n har arealet $n 2$ .

Udtrykket for det niende kvadrattal er n² . Dette er også lig med summen af de første n ulige tal, som det ses på billederne ovenfor, hvor et kvadrat er resultatet af det foregående ved at tilføje et ulige antal punkter (vist med magenta). Formlen er som følger:

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

F.eks. $52 =25= 1 + 3 + 5 + 5 + 7 + 9.$

Et kvadrattal kan kun ende med cifrene 0, 1, 4, 6, 9 eller 25 i base 10, som følger:

Hvis det sidste ciffer i et tal er 0, slutter dets kvadrat med et lige antal 0'er (altså mindst 00), og de cifre, der går forud for de afsluttende 0'er, skal også danne et kvadrat.
Hvis det sidste ciffer i et tal er 1 eller 9, ender dets kvadrat med 1, og det tal, der dannes af de foregående cifre, skal være deleligt med fire.
Hvis det sidste ciffer i et tal er 2 eller 8, ender dets kvadrat på 4, og det foregående ciffer skal være lige.
Hvis det sidste ciffer i et tal er 3 eller 7, ender dets kvadrat på 9, og det tal, der dannes af de foregående cifre, skal være deleligt med fire.
Hvis det sidste ciffer i et tal er 4 eller 6, slutter dets kvadrat med 6, og det foregående ciffer skal være ulige.
Hvis det sidste ciffer i et tal er 5, ender dets kvadrat med 25, og de foregående cifre skal være 0, 2, 06 eller 56.

Et kvadrattal kan ikke være et perfekt tal.

Alle fjerde potenser, sjette potenser, ottende potenser osv. er perfekte kvadrater.

Særlige tilfælde

Hvis tallet er af formen m5, hvor m repræsenterer de foregående cifre, er dets kvadrat n25, hvor $n = m \times (m + 1)$ og repræsenterer cifre før 25. F.eks. kan kvadratet på 65 beregnes ved $n = 6 \times (6 + 1) = 42,$ hvilket gør kvadratet lig med 4225.
Hvis et tal er af formen m0, hvor m repræsenterer de foregående cifre, er dets kvadrat n00, hvor $n = m 2$ . F.eks. er kvadratet på 70 4900.
Hvis tallet har to cifre og er af formen 5m, hvor m repræsenterer enhedscifret, er dets kvadrat AABB, hvor $AA = 25 + m$ og $BB = m 2$ . Eksempel: For at beregne kvadratet på 57 skal 25 + 7 = 32 og 7² = 49, hvilket betyder, at 57² = 3249.

Ulige og lige kvadrattal

Kvadrater af lige tal er lige (og er faktisk delelige med 4), da $(2n) 2 = 4n 2$ .

Kvadrater af ulige tal er ulige, da $(2n + 1) 2 = 4(n 2 + n) + 1.$

Det følger heraf, at kvadratrødder af lige kvadrattal er lige, og kvadratrødder af ulige kvadrattal er ulige.

Da alle lige kvadrattal er delelige med 4, er de lige tal af formen $4n + 2$ ikke kvadrattal.

Da alle ulige kvadrattal er af formen $4n + 1$ , er de ulige tal af formen $4n + 3$ ikke kvadrattal.

Kvadrater af ulige tal er af formen $8n + 1,$ da $(2n + 1) 2 = 4n(n + 1) + 1$ og $n (n + 1)$ er et lige tal.