Feladat: 898. matematika feladat Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Szász Domokos 
Füzet: 1958/december, 155 - 156. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Egész számok összege, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1958/április: 898. matematika feladat

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

Képezzük előkészítésül azt az nn kéttényezős szorzatból mint tagokból álló S' összeget, melynek első n tagjában az első tényező 1, a második tényező rendre az 1, 2, ..., n szám, n+1, n+2, ..., 2n-edik tagjában az első tényező 2, a második tényező rendre az 1, 2, ..., n szám, 2n+1, 2n+2, ..., 3n-edik tagjában az első tényező 3, a második tényező rendre az 1, 2, ..., n szám s. i. t., végül (n-1)n+1, (n-1)n+2, ..., (n-1)n+n=nn-edik tagjában az első tényező n, a második tényező rendre az 1, 2, ..., n szám. Ez az összeg az egyenlő első tényezőknek, majd a második tényezők egyenlő összegének kiemelésével, végül a számtani sor összegképletének alkalmazásával így írható:

S'=1(1+2+...+n)+2(1+2+...+n)+3(1+2+...+n)++...+n(1+2+...+n)=(1+2+...+n)2==(n(n+1)2)2=n2(n+1)24.



Ebben az összegben minden a feladatunkban előírt szorzat fellép, de ezeken felül felesleges tagok is fordulnak elő. Ilyenek egyrészt a két egyenlő szám szorzataként adódó tagok, vagyis a négyzetszámok 12-től n2-ig, összegük ismert képlet szerint
S''=12+22+...+n2=n(n+1)(2n+1)6,
másrészt azok, amelyekben az első tényező nagyobb a másodiknál, mert ezek a szorzatok a tényezők felcserélt (növekvő) sorrendjével is fellépnek. Így minden előírt szorzat S'-ben kétszer szerepel, és más felesleges tag nincs benne. Ezek szerint a kívánt összeg fele S' és S'' különbségének:
S=12(S'-S'')=n(n+1)4(n(n+1)2-2n+13)==n(n+1)(3n2-n-2)24=n(n+1)3(n-1)(n+23)24==(n-1)n(n+1)(3n+2)24.


(Az összevonás után kiszámítottuk a 3n2-n-2 másodfokú polinom 0-helyeit, gyökeit, majd ezek alapján a polinomot gyöktényezőinek, valamint kezdő együtthatójának, 3-nak szorzatával pótoltuk.)
 

Szász Domokos (Bp. V., Eötvös J. g. III. o. t.)
 

Megjegyzés: A felhasznált S=(S'-S'')/2 összefüggésre a többtagúak négyzetére vonatkozó azonosságból is rájöhetünk:
(1+2+...+n)2=(12+22+...+n2)+2[12+13+...++(n-1)n],


azaz S'=S''+2S.