viernes, 12 de marzo de 2021

Se conservan propiedades al multiplicar por 10

 Muchas propiedades de los números enteros se conservan cuando le añadimos un cero a la derecha, es decir, si los multiplicamos por 10. Un ejemplo son todas las referentes a ser múltiplo de otro número, como los pares o los múltiplos de 3 o 5, que siguen siéndolo si les añadimos un 0. Igual ocurre con las hipotenusas de las ternas pitagóricas.

Otras propiedades desaparecen en esta operación, como el hecho de ser un cuadrado perfecto. Si a 144 le añadimos un cero, se convierte en 1440, que no es cuadrado. Igual ocurre con la propiedad de ser primo o semiprimo. Tampoco parece (lo he comprobado parcialmente) que los términos de la sucesión de Fibonacci cumplan esto.

Por último, existen propiedades que se conservan en unos números sí y en otros no. Esas son las que estudiaremos aquí con algunos números figurados.

Oblongos

Los oblongos, es decir los del tipo k=n(n+1) se caracterizan porque 4k+1 ha de ser un cuadrado. Por tanto, para que un oblongo conserve su carácter al multiplicarlo por 10, también deberá ser cuadrado 40k+1. En este hecho se basa esta condición en PARI:

ok(n)=issquare(4*n+1)&&issquare(40*n+1)

Con ella, añadiendo un bucle, podemos investigar qué oblongos conservan su carácter al añadirles un cero:

ok(n)=issquare(4*n+1)&&issquare(40*n+1)

for(i=1,10^6,if(ok(i), print(i)))

 Obtenemos:



Con un poco de paciencia, llegando hasta potencias altas de 10, podemos encontrar esta sucesión:

2, 42, 156, 3080, 60762, 225150, 4441556, 87618960, 324666342, 6404720870, 126346479756, 468168640212, 9235603053182, 182191536189390, 675098854519560, 13317733197967772, 262720068838620822, 973492080048565506, 19204162035866474240

Por ejemplo, 3080 es oblongo, porque 3080=55*56, y 30800 también lo es, ya que 30800=175*176

Esta sucesión está formada por los dobles de la siguiente que estudiaremos.


Otro método de búsqueda

Si llamamos “y” a la raíz cuadrada de 4k+1 y “x” a la de 40k+1, ambas deben ser enteras, y despejando k tenemos que k=(y2-1)/4=(x2-1)/40, con lo que llegamos a una ecuación de tipo Pell: x2-10y2=-9

Podemos plantear una búsqueda de todos los números “y” tales que 10y2-9 sea cuadrado. Estos son los primeros resultados:


El valor de k se obtiene de (y
2-1)/4 y coincide con el oblongo buscado. Es un algoritmo mucho más rápido que el anterior.

Triangulares

Si probamos con los triangulares, basta saber que la condición que han de cumplir es que 8T+1 sea un cuadrado, luego, si los buscamos de la misma forma que los oblongos, resultarán números que serán la mitad de los anteriores. Están publicados en http://oeis.org/A068085. Puedes comprobar en su listado que son la mitad de los oblongos del apartado anterior (en OEIS suelen comenzar por el 0)

0, 1, 21, 78, 1540, 30381, 112575, 2220778, 43809480, 162333171, 3202360435, 63173239878, 234084320106, 4617801526591, 91095768094695, 337549427259780, 6658866598983886, 131360034419310411

En nuestra sucesión hemos logrado dos términos más.

Podemos organizar una búsqueda alternativa, como procedimos con los oblongos. Tendríamos que plantear x2-10y2=-9 y solo cambiaría que para obtener k deberíamos usar (y2-1)/8.

Algunos poligonales

Los pentagonales no presentan ningún caso entre los primeros números, pero en los hexagonales existe alguno:

1540 es el único hexagonal menor que 10^8 que posee la propiedad de que al añadirle un cero por la derecha sigue siendo hexagonal:

La fórmula de los hexagonales es n(2n-1) y se cumple que

1540=28×(2×28-1)

15400=88×(2×88-1)

Una idea sería la de extraer ejemplos del listado de triangulares visto más arriba, ya que todo hexagonal equivale a un triangular impar. Así hemos obtenido otro ejemplo, 3202360435, de índice 40015, y que al multiplicarlo por 10 se convierte en el hexagonal de índice 126538.

En efecto:

3202360435=40015*(2*40015-1)

32023604350=126538*(2*126538-1)

Los primeros heptagonales con esta propiedad son 7, 748, 2772, 202635 y 78857064.

Se puede usar la condición ok(n)=issquare(40*n+9)&&issquare(400*n+9), según se vio en una reciente entrada de este blog dedicada a estos números.

Por último, no parece que existan octogonales que cumplan lo exigido. Con esto dejamos la búsqueda, que ha resultado más limitada de lo esperado.


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