Кіріспе

Математикада, квадрат сан немесе толық квадрат – бүтін санның квадраты болып табылатын бүтін сан; яғни, ол қандай да бір бүтін санның өзімен көбейтіндісі. Мысалы, 9 – квадрат сан, себебі ол 3^(2) тең және 3 × 3 түрінде жазылуы мүмкін. Санның n квадратын белгілеу үшін әдетте n × n көбейтіндісі емес, n^(2) эквивалентті дәрежесі қолданылады, бұл әдетте "n квадраты" деп айтылады. Квадрат сан атауы пішіннің атынан шыққан. Аумақтың бірлігі – бірлік шаршының (1 × 1) ауданы ретінде анықталады. Сондықтан, қабырғасы n-ге тең шаршының ауданы n^(2) болады. Егер квадрат сан n нүктемен көрсетілсе, онда осы нүктелерді қатарларға орналастыруға болады, олардың әр қатарында n-нің квадрат түбіріне тең нүктелер саны болады; осылайша, квадрат сандар – фигуралық сандардың бір түрі (басқа мысалдар – куб сандар және үшбұрыш сандар). Нақты сандар жүйесінде квадрат сандар теріс емес. Егер бүтін санның квадрат түбірі де бүтін сан болса, онда ол теріс емес бүтін сан – квадрат сан болып табылады. Мысалы, 9 – квадрат сан. 1-ден басқа квадрат бөлгіштері жоқ оң бүтін сан – квадратсыз сан деп аталады. Теріс емес бүтін сан n үшін, n-ші квадрат сан n^(2) болады, мұнда 1 = 0^(2) = 0 – нөлдік сан. Квадрат түсінігі басқа да сандық жүйелерге қолданылуы мүмкін. Егер рационал сандар да қарастырылса, онда квадрат – екі квадрат бүтін санның қатынасы, ал керісінше, екі квадрат бүтін санның қатынасы – квадрат болады. Мысалы, 1-ден бастап m-ге дейін қанша квадрат сан бар екенін анықтау үшін, өрнегі қолданылады, мұнда – x санын кіші жаққа домалатуды білдіреді.

Жалғыз және жұп квадрат сандар

Жұп сандардың квадраттары жұп болады және 4-ке бөлінеді, себебі 1 = (2n)² = 4n². Тақ сандардың квадраттары тақ болады және 8 модулі бойынша 1-ге конгруэнтті, себебі 1 = (2n + 1)² = 4n(n + 1) + 1, ал n(n + 1) әрқашан жұп болады. Басқаша айтқанда, барлық тақ квадрат сандар 8-ге бөлгенде 1 қалдық береді. Кез келген тақ толық квадрат – орталық сегізбұрышты сан. Кез келген екі тақ толық квадраттың айырмасы 8-ге еселенеді. 1 мен кез келген үлкен тақ толық квадраттың айырмасы әрқашан сегіз есе үшбұрышты санға тең, ал 9 мен кез келген үлкен тақ толық квадраттың айырмасы сегіз есе үшбұрышты саннан сегіз кем. Барлық үшбұрышты сандарда тақ көбейткіш болғандықтан, бірақ 2ⁿ-нің екі мәні тақ көбейткішті қамтитын санға айырмашылық таба алмайды, сондықтан 2ⁿ - 1 түріндегі жалғыз толық квадрат 1, ал 2ⁿ + 1 түріндегі жалғыз толық квадрат 9 болып табылады.

Ерекше жағдайлар

Егер сан m5 түрінде болса, онда m алдыңғы цифрларды білдіреді, оның квадраты n25 түрінде болады, мұнда 1=n = m(m + 1) және n 25-тен бұрынғы цифрларды білдіреді. Мысалы, 65-тің квадратын 1=n = 6 × (6 + 1) = 42 арқылы есептеуге болады, бұл квадратты 4225-ке тең етеді. Егер сан m0 түрінде болса, онда m алдыңғы цифрларды білдіреді, оның квадраты n00 түрінде болады, мұнда 1=n = m^(2). Мысалы, 70-тің квадраты 4900-ге тең. Егер сан екі таңбалы және 5m түрінде болса, онда m бірлік санын білдіреді, оның квадраты aabb түрінде болады, мұнда 1 = aa = 25 + m және 1 = bb = m^(2). Мысалы, 57-нің квадратын есептеу үшін 1=m = 7 және 1=25 + 7 = 32 және 1=7^(2) = 49, сондықтан 1=57^(2) = 3249. Егер сан 5-ке аяқталса, оның квадраты 5-ке аяқталады; сол сияқты 25, 625, 0625, 90625, 8212890625 және т.б. Егер сан 6-мен аяқталса, оның квадраты 6-мен аяқталады, сол сияқты 76, 376, 9376, 09376, 1787109376 сандарымен аяқталады. Мысалы, 55376-ның квадраты - 3066501376, екеуі де 376-ға аяқталады. (5, 6, 25, 76, т.б. сандар) автоморфты сандар деп аталады. Олар OEIS-те A003226 тізімінде тіркелген.) 10-дық санау жүйесінде квадрат сандардың соңғы екі цифры 25-тің еселігіне қатысты айналыс симметриясын көрсететін қайталанатын үлгіні ұстанады. 24 және 26 мысалында, екеуі де 25-тен 1-ге қашықтықта, 1=24^(2) = 576 және 1=26^(2) = 676, екеуі де 76-ға аяқталады. Жалпы, 250-дің еселігіне қатысты соңғы үш цифр үшін де ұқсас үлгі қолданылады, және т.б. Нәтижесінде, 100 мүмкін соңғы екі цифрдың тек 22-сі квадрат сандардың арасында кездеседі (өйткені 00 және 25 қайталанады).