Стол находок утерянных чисел

— Да-да, это вы верно заметили, — согласился Главный терятель. — Недавно в детском математическом журнале напечатали один числовой ряд, так я над ним целую неделю бился…

— И как, добились? — ехидно поинтересовалась девочка.

— Представь себе, да, — с гордостью ответил он.

— Интересно бы взглянуть, — полюбопытствовал я.

— Сделайте одолжение, — сказал Главный терятель. — Ряд был такой: 0, 4, 18, 48, 100, 180. А образуется он так: первое его число 0 есть 1²х0. Второе — это 2²х1. Третье — 3²х2. Четвёртое — 4²хЗ. И так далее. Иначе говоря, каждое число этого ряда равно квадрату последовательного натурального числа (начиная с единицы), умноженному на предыдущее число. Если, конечно, условно считать нуль натуральным числом, — поспешно добавил он.

— Поздравляю, — сказал я. — Закономерность этого ряда не так уж проста. Но недавно мне пришло в голову, как можно продолжить числовой ряд, его закономерности не зная.

— Счастливец, — позавидовал Главный терятель. — Хотел бы я быть на вашем месте.

— Нет ничего проще, — заверил я. — Хотя, конечно, способ мой не универсален. Он годится лишь в определённых случаях, о которых сейчас благоразумнее не распространяться…

— Ясно, — съязвила девочка, — для нас с Пусей это рановато.

— Вот именно, — подтвердил я и, вырвав листок из блокнота, написал на нём ряд чисел. — Недавно мне пришло в голову, что продолжить числовой ряд легко с помощью серии вычитаний, до тех пор вычитая из последующих чисел предыдущие, пока разность их не окажется одинаковой…

— То есть как — одинаковой? — не понял Главный терятель.

— А вот так, — сказал я. — Вот вам ряд чисел: 9, 18, 31, 48, 69. Между прочим, числа ряда называются членами. Так вот, вычитая из второго члена первый, из третьего — второй, из четвёртого — третий, из пятого — четвёртый, получаем новый, второй ряд: 9, 13, 17, 21. Повторив ту же операцию со вторым рядом, получаем третий, состоящий из одних четвёрок.

Совершенно очевидно, что продолжить второй ряд можно, прибавив к последнему члену (21) число 4. При этом получим 25. И так же очевидно, что получить следующий член первого ряда (9, 18, 31, 48, 69) можно, прибавив 25 к числу 69.

— А дальше? — понукала девочка.

— Дальше и младенцу ясно, что к каждому последующему члену второго ряда надо прибавлять четвёрку, чтобы получить разность между двумя последующими членами первого ряда. Стало быть, вслед за числом 69 должно стоять 94 (69+25=94), а за числом 94 идёт 123, так как разность в этом случае уже 25+4, то есть 29. Ну и так далее…

— Как интересно! — обрадовалась девочка. — Сейчас мы ваш способ испробуем на практике.

— Это каким же образом? — спросил я.

— Обыкновенным. Возьмём любой ряд чисел…

— Но я же предупреждал, что любой ряд не годится, — возразил я. — Тут нужен ряд определённого типа…

— Выходит, вы знали, какого типа этот?! — возмутилась девочка.

— Конечно, знал, — засмеялся я. — И какого он типа, и по какому закону построен. Но разве в том суть? Суть в том, что, и не зная закона построения, я мог бы продолжить ряд этим способом. А теперь вот и тебя научил. И Главного терятеля…

— Были бы подходящие примеры, — деликатно намекнул тот.

— За примерами дело не станет, — пообещал я. — Для начала возьмите хоть тот ряд из детского журнала: 0, 4, 18, 48, 100, 180. А потом и другой: 4, 9, 16, 25, 36, 49…

Наготове у меня было ещё несколько рядов, но продиктовать их не удалось: где-то по соседству послышался стук. Пуся навострил свои и без того острые ушки. Мы тоже насторожились.

— Если б мы не были в музее, я бы сказал, что тут рядом бильярд, — заявил Главный терятель.

— Ну да? — обрадовалась девочка. — Хорошо бы на самом деле!

БИЛЬЯРД ПО-ЭНЭМСКИ

Как ни странно, в соседнем зале действительно помещался бильярд. На его ярко-зелёном поле белели перенумерованные костяные шары. Правда, их было много больше обычного. Перед тем как начать партию, игроки выкладывали из них разные геометрические фигуры, а потом убирали со стола лишнее и приступали к игре.

Мне не пришлось долго думать, чтобы понять, в чём дело.

Бильярд — очень удобное место для игры в фигурные числа. А фигурными числами занимались многие прославленные математики. Вот почему устроители музея сочли возможным отвести один зал под бильярдную.

Девочка о фигурных числах до того дня и слыхом не слыхала. Сперва она расхохоталась, а потом заявила, что у чисел фигур не бывает. Ведь они же не люди!

— Конечно, не люди, — согласился я. — Число — понятие воображаемое. Но из чисел можно выкладывать разные геометрические фигуры.

Тут как раз бильярд освободился. Я придвинул к себе горку шаров и выстроил их в одну линию по порядку номеров: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 и так далее. Затем положил на середину стола шар номер 1 и пристроил под ним два других под номерами 2 и 3. Получился небольшой равносторонний треугольник, состоящий как бы из двух строк. В первой строке — один шар, во второй — два.

— Перед нами треугольник из двух числовых строк, — сказал я. — Число этих строк можно наращивать до бесконечности и всякий раз получать равносторонний треугольник, состоящий из большего числа шаров. Но мы люди скромные и ограничимся малым. Увеличим наш треугольник до… скажем, до десяти строк. И шары будем выкладывать слева направо, по порядку номеров. А теперь, — продолжал я, нарастив треугольник, — представь себе, что шары у нас не нумерованные. Сможешь ты сказать, сколько шаров пошло на постройку этого треугольника?

— Ну конечно! — фыркнула девочка. — Возьму да сосчитаю.

— Это потому, что треугольник наш невелик. А если б он был много больше? Ведь мысленно его можно продолжить до бесконечности!

— Да, — сказала девочка озадаченно, — тут, пожалуй, со счёта собьёшься…

— Ничего, — сказал я. — У нас-то шары нумерованные! И потому мы можем сразу, ничего не пересчитывая, сказать, сколько шаров пошло на постройку треугольника из двух строк, из трёх, из двадцати, из тысячи, из миллиона… Для этого надо лишь посмотреть, какой шарик стоит справа, в конце последней строки. В первой строке это, конечно, № 1. Один шар мы тоже условно принимаем за треугольник. Во второй — № 3, в третьей — № 6, в четвёртой — № 10, в пятой — № 15, в шестой — № 21, в седьмой — № 28, в восьмой — № 36, в девятой — № 45, в десятой — № 55. Эти-то числа, указывающие, сколько шаров ушло на постройку каждого треугольника, называют в математике треугольными.

— А есть и четырёхугольные? — поинтересовалась девочка.

— Безусловно. Но называют их квадратными. И это уже совсем другой ряд чисел. Он образуется по другому закону. В ряду треугольных чисел каждое новое число обраауется так: первое треугольное число-1. Чтобы получить второе, прибавляем к единице следующее число натурального ряда 2: 1+2=3. Чтобы получить третье, надо прибавить к трём следующим после двух число натурального. ряда: 3+3=6. Далее, поступая каждый раз так же, получаем числа 10(6+4), 15(10+5), 21(15+6), 28(21+7), 36(28+8), 45(36+9), 55(45+10). Как видишь, каждое второе слагаемое в скобках есть следующее по порядку число натурального ряда. Ряд четырёхугольных чисел образуется иначе. Здесь к предыдущему квадратному числу всякий раз прибавляется не просто порядковое натуральное, а порядковое нечётное число. То есть взятое не из натурального ряда 1, 2, 3, 4, 5, 6 и т. д., а из ряда 1, 3, 5, 7, 9, 11 и т. д.

Но девочке надоело слушать, и она перешла от слов к делу: выложила квадрат из четырёх шаров и тут же заявила, что первое квадратное число — это 4.

— Ошибка, — заметил я. — Ты пропустила единицу. По правилам игры все фигурные числа непременно начинаются с фигуры, которая условно изображена шариком № 1. Во-вторых, почему ты думаешь, что 4 — число квадратное?

— Да потому, что оно стоит в последнем ряду справа, — ответила она.