Zentrierte Kubikzahl

Eine zentrierte Kubikzahl ist eine Zahl, die die Summe zweier aufeinanderfolgender Kubikzahlen ist. Beispielsweise ist $35=8+27=2^{3}+3^{3}$ eine zentrierte Kubikzahl. Die ersten zentrierten Kubikzahlen sind

1, 9, 35, 91, 189, 341, 559, 855, 1241, 1729, 2331, … (Folge A005898 in OEIS)

Die zentrierten Kubikzahlen sind die räumliche Erweiterung der zentrierten Quadratzahlen in die dritte Dimension.

Berechnung

Die $n$-te zentrierte Kubikzahl $ZK_{n}$ berechnet sich nach der Formel

$ZK_{n}=n^{3}+(n-1)^{3}=(2n-1)(n^{2}-n+1)=2n^{3}-3n^{2}+3n-1$

Beziehungen zu anderen figurierten Zahlen

Die $n$-te zentrierte Kubikzahl ist die Summe der ersten $n$ zentrierten Quadratzahlen.

$ZK_{n}=\sum _{k=1}^{n}ZQ_{k}=ZQ_{1}+...+ZQ_{n}$

Eigenschaften

• Alle zentrierten Kubikzahlen sind ungerade.
• Es gilt, wobei $Pyr_{n}$ die $n$-te quadratische Pyramidalzahl ist,:

$ZK_{n}=Pyr_{n}+4\cdot Pyr_{n-1}+Pyr_{n-2}.$

• Die Summe der Kehrwerte der zentrierten Kubikzahlen, also $\sum _{k=1}^{\infty }{\frac {1}{ZK_{k}}}$ ist konvergent.
• Die Form von zentrierten Kubikzahlen tritt in der Natur im Aufbau von Atomen auf.

Erzeugende Funktion

Die Funktion

${\frac {x(x^{3}+5x^{2}+5x+1)}{(x-1)^{4}}}=x+9x^{2}+35x^{3}+91x^{4}+\ldots$

enthält in ihrer Reihenentwicklung auf der linken Seite der Gleichung die Folge der zentrierten Kubikzahlen. Sie wird deshalb als erzeugende Funktion der Folge der zentrierten Kubikzahlen bezeichnet.

Weblinks

• Seite von Jutta Gut über dreidimensionale Figurierte Zahlen
• Eric W. Weisstein: Zentrierte Kubikzahl. In: MathWorld (englisch).