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Ottaedrici centrati (numeri)

Numeri figurati 

I numeri ottaedrici centrati sono i numeri di palline che si possono disporre a formare un ottaedro centrato, cioè un ottaedro che ne contiene uno con spigolo ridotto di un’unità, che a sua volta ne contiene uno con spigolo ridotto di un’altra unità ecc., come mostra la figura.

 

Raffigurazione dei numeri ottaedrici centrati

 

Sono quindi numeri figurati, più precisamente platonici centrati.

Si può anche realizzare la stessa figura tramite la costruzione di Haüy, che consiste nell’unire per la base due piramidi, costituite da strati di quadrati centrati; per questo questi numeri sono anche chiamati “numeri ottaedrici di Haüy”.

 

L’n-esimo numero ottaedrico centrato è dato da Formula per i numero ottaedrici centrati.

 

Ogni numero ottaedrico centrato può essere espresso come somma di 8 numeri tetraedrici: On = Tn + 3Tn – 1 + 3Tn – 2 + Tn – 3.

Ogni numero ottaedrico centrato può essere espresso come somma di 2 numeri ottaedrici: On = On + On – 1.

 

Per le somme dei numeri ottaedrici centrati e dei loro reciproci valgono le formule:

Formula che per la somma di numeri ottaedrici centrati;

Formula che per la somma dei reciproci dei numeri ottaedrici centrati;

Formula che per la somma dei reciproci dei quadrati dei numeri ottaedrici centrati;

Formula che per la somma dei reciproci dei cubi dei numeri ottaedrici centrati;

Formula che per la somma dei reciproci delle quarte potenze dei numeri ottaedrici centrati;

Formula che per la somma dei reciproci delle quinte potenze dei numeri ottaedrici centrati;

Formula che per la somma dei reciproci dei numeri ottaedrici centrati a segni alternati.

 

La funzione generatrice è Funzione generatrice dei numeri ottaedrici centrati e la funzione generatrice esponenziale è Funzione generatrice esponenziale dei numeri ottaedrici centrati.

 

La tabella seguente mostra i primi 20 numeri ottaedrici centrati.

n

On

1

1

2

7

3

25

4

63

5

129

6

231

7

377

8

575

9

833

10

1159

11

1561

12

2047

13

2625

14

3303

15

4089

16

4991

17

6017

18

7175

19

8473

20

9919

 

Molto probabilmente ogni intero positivo si può esprimere come somma di 9 numeri ottaedrici centrati; 9 addendi sono sicuramente sufficienti per numeri abbastanza grandi.

Dato che i numeri ottaedrici centrati divisi per 8 danno resto 1 o 7, servono sicuramente 4 addendi per i numeri della forma 8k + 4.

Sembrano esserci solo 239 interi non esprimibili come somma di 6 numeri ottaedrici centrati: 13, 19, 20, 31, 37, 38, 43, 44, 45, 49, 55, 56, 61, 62, 69, 81, 87, 93, 94, 99, 105, 106, 111, 112, 117, 118, 119, 123, 124, 149, 167, 171, 173, 174, 185, 209, 223, 227, 237, 251, 275, 293, 299, 300, 311, 317, 337, 339, 341, 349, 355, 373, 397, 415, 433, 439, 481, 485, 499, 543, 547, 555, 561, 565, 587, 631, 669, 687, 691, 749, 753, 773, 777, 785, 791, 795, 803, 851, 875, 907, 913, 941, 945, 981, 997, 1007, 1021, 1043, 1059, 1109, 1119, 1137, 1143, 1147, 1149, 1203, 1251, 1265, 1307, 1325, 1333, 1357, 1437, 1457, 1463, 1489, 1495, 1501, 1513, 1525, 1549, 1555, 1581, 1603, 1605, 1617, 1659, 1677, 1683, 1721, 1745, 1763, 1771, 1815, 1839, 1875, 1891, 1901, 1909, 1969, 1975, 2021, 2059, 2115, 2133, 2141, 2189, 2217, 2245, 2283, 2387, 2443, 2453, 2491, 2589, 2595, 2615, 2733, 2813, 2845, 2929, 2973, 2991, 2997, 3043, 3051, 3061, 3093, 3103, 3127, 3169, 3171, 3299, 3341, 3397, 3427, 3539, 3639, 3643, 3645, 3875, 3959, 4051, 4087, 4131, 4259, 4405, 4569, 4611, 4629, 4773, 4779, 4835, 4859, 4877, 4883, 4981, 5213, 5235, 5417, 5559, 5563, 5667, 5731, 5789, 5869, 5897, 5963, 5973, 5997, 6243, 6371, 6557, 6565, 6575, 6933, 7051, 7125, 7499, 7755, 8087, 8157, 8299, 9077, 9643, 9987, 10005, 10859, 10915, 10999, 11371, 11517, 11747, 11813, 12529, 12725, 13039, 13053, 13677, 13743, 14757, 15101, 15371, 15901, 16395, 17099, 20893, 22109, 22213. Se ve ne sono altri, sono maggiori di 109 (M. Fiorentini, 2013).

Tra questi, solo 20, 38, 44, 56, 62, 94, 106, 112, 118, 124, 174 e 300 richiedono 8 addendi e solo 45 e 119 ne richiedono 9.

 

Gli interi positivi che non possono essere rappresentati come somma di numeri ottaedrici centrati differenti sono in tutto 2568, da 2 a 10621.

 

Per numeri ottaedrici centrati appartenenti anche ad altre categorie di numeri figurati v. numeri figurati.

 

L’unico numero ottaedrico centrato primo è O2 = 7.

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