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輸入計算

數學公式

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結果

Triangular Number T10
55
sum of integers 1 to 10
項數 (n) 10
公式 n(n+1)/2

什麼是三角形數?

三角形數(Triangular Number)指的是能排列成正三角形的物件數量。第 n 個三角形數記作 \(T(n)\),等於從 1 加到 n 的所有正整數總和。這個數列由 1、3、6、10、15、21、28 開始,每一項都再加上下一個整數。只要輸入任何非負整數,這個計算器就會立刻回傳對應的 \(T(n)\)。

點的三角形排列從1列增長到4列
三角形數是堆疊成三角形的點:1、3、6、10。

計算器使用方法

在輸入框中填入項數 \(n\)(例如 10)後送出,計算器便會即時顯示該三角形數,也就是把 1 到 n 的每個整數全部相加所得到的總和。若輸入 0,結果為 0,因為沒有任何數字可加。

公式解析

三角形數的封閉式公式為 $$T(n) = \frac{n(n+1)}{2}$$ 與其逐一相加,不如直接把 \(n\) 乘上下一個整數 \((n+1)\),再除以 2。其原理在於:把第一項與最後一項配對、第二項與倒數第二項配對,依此類推,每一對的和都等於 \((n+1)\),而這樣的配對共有 \(n/2\) 組。據說數學家高斯(Carl Friedrich Gauss)小時候就靠這個方法,把 1 加到 100 得出 5050,這個故事相當著名——你也可以親自驗證:\(100 \times 101 / 2 = 5050\)。

兩個點構成的三角形交錯拼成n乘n+1的矩形
兩個T(n)拼成一個n乘(n+1)的矩形,得出T(n)=n(n+1)/2。

計算範例

假設 \(n = 10\),則 $$T(10) = \frac{10 \times (10 + 1)}{2} = \frac{10 \times 11}{2} = \frac{110}{2} = 55$$ 換句話說,1 + 2 + 3 + … + 10 的總和等於 55,而這 55 個點正好能堆疊成一個底邊有 10 個點的工整三角形。

常見問題

第 100 個三角形數是多少?\(T(100) = \frac{100 \times 101}{2} = 5050\)。

n 可以是小數嗎?三角形數只定義於非負整數,因此計算器會取輸入值的整數部分來計算。

T(n) 一定是整數嗎?是的。\(n\) 與 \(n+1\) 之中必有一個是偶數,所以 \(n(n+1)\) 必能被 2 整除,結果永遠是整數。

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