形数Xingshu
古希腊的毕达哥拉斯(参见该条)学派认为数是万物的本原,因此极为重视数的理论研究,他们常把数描绘成沙滩上的沙粒或小石子,并由它们排列而成的形状对自然数进行研究。形数就是指平面上各种规则点阵所对应的数, 是毕达哥拉斯学派最早研究的重要内容之一。
最简单的形数是三角形数, 第n个三角形数 (我们记作p3(n)3即自然数列的前n项和,因为相应个数的点可以排列成正三角形,它们的前几个是一般地有
p3(n)=1+2+3+…+n=1/2n (n+1)
三角形数是研究一般多边形数的基础, 正如任意多边形都可分解为一些三角形, 一般的多边形数也可以分解为一些三角形数之和。

目然数的平方n
2称为正方形数, 因为用点表示时它们可以排成正方形, 前几个正方形数是:
第n个正方形数n
2恰好是前n个奇数之和
n2=1+3+5+…+ (2n-1)
据说毕达哥拉斯学派正是用直角曲尺在平面方形点阵上自1开始逐渐向外推移而生成相继的正方形数的,相当于
n2+ (2n+1) = (n+1)2
第n个正方形数n
2还可以看作第n-1个三角形数与第n个三角形数之和, 实际上:

如果证n2=p4(n), 那么上式可写成p3(n-1)+p3(n)=p4(n)
行数与列数之差为1的长方形点阵所对应的数称为长方形数, 前几个是

它们是由2开始通过对相继的偶数求和生成的, 第n个长方形数恰好是前n个偶数之和,根据其定义, 第n个长方形数是
n (n+1) =2+4+6+…+2n
毕达哥拉斯学派已经看到, 第n个长方形数是第n个三角形数的2倍。
行数与列数之差大于1的长方形点阵所对应的数被毕达哥拉斯学派称为扁长数, 希腊人后来也不加区别地把扁长数与长方形数统称为长方形数, 或者把一切合数称为平面数, 并且推导出一些有趣而重要的定理。
毕达哥拉斯学派还研究其他多边形数, 如五边形数、六边形数等。如果记第n个五边形数为p5
(n),第n
个六边形数为p(n)6, 则


容易看出:
p(n)5=n+3p(n-1)3,p(n)6=n+4p(n-1)3,一般地有:p(
n)m=n+(m
-2) p(n-1)3, m=3, 4, ……
自毕达哥拉斯学派开创了形数理论之后, 它一直是希腊理论算术(即数论)的重要内容,也常常出现在后世的数论著作中。