Teilbarkeit von Quadratsummen

Hallo Mathe-Freaks,

mir passiert es oft, dass ich während uninteressanter Phasen von Besprechungen kleine mathematische Übungen im Kopf oder mit der Hand mache. Mal von 1.000 in 7er Schritten runterzählen, Kubikzahlen auflisten oder Quadratwurzeln.

Gestern habe ich arithmetische Summen über die Quadratzahlen gebildet:
0 (= 0); 1 (= 0+1); 5 (= 1+4); 14 (= 5+9); 30; 55; 91; 140; 204; 285; 385; 506; 650; 819; 1015; usw.

Dabei ist mir gleich aufgefallen, dass auffällig viele Zahlen durch 5 und durch 7 teilbar waren. (Und dass diese teilbaren Zahlen stets in einem fortlaufenden Muster auftreten.)

Heute Abend habe ich dann mal schnell Excel bemüht und meinen Verdacht mit den ersten 500 Summen verifiziert.
Und dabei gleich die nächste Merkwürdigkeit herausgefunden:

Bei Divisoren 1, 2, 3, 4, 6, 8, 9, 12, 16, 18 usw. war die Teilbarkeit „normal“ verteilt:
1/1 der Quadratsummen waren ohne Rest durch 1 teilbar.
1/2 der Quadratsummen waren ohne Rest durch 2 teilbar.
1/3 der Quadratsummen waren ohne Rest durch 3 teilbar.
1/4 der Quadratsummen waren ohne Rest durch 4 teilbar.
1/6 der Quadratsummen waren ohne Rest durch 6 teilbar.
1/8 der Quadratsummen waren ohne Rest durch 8 teilbar.
1/9 der Quadratsummen waren ohne Rest durch 9 teilbar.
usw.

Aber wenn der Divisor außer 2 und 3 noch andere Primfaktoren enthielt, waren gleich dreimal so viele Quadratsummen ohne Rest teilbar:
3/5 der Quadratsummen waren ohne Rest durch 5 teilbar.
3/7 der Quadratsummen waren ohne Rest durch 7 teilbar.
3/10 der Quadratsummen waren ohne Rest durch 10 teilbar.
3/11 der Quadratsummen waren ohne Rest durch 11 teilbar.
usw.

Leider stehe ich absolut auf dem Schlauch, wieso hier 1, 2 und 3 so einen Sonderrolle spielen.
Hat ein Mathe-Profi eine Idee, wieso ausgerechnet die anderen Primzahlen dafür sorgen, dass die Teilbarkeit erhöht ist?

Ciao, Allesquatsch

:raising_hand:

Deine „nomalen“ Teilbarkeiten stimmen nicht. Nur 1/4 der Summen ist durch drei teilbar, nur 1/8 durch vier, die meisten anderen stimmen auch nicht.

Zum besseren Verständnis betrachte Restklassen modulo {Primzahl}.

Die natürlichen Zahlen modulo 5 z.B. liefern die Folge
0, 1, 2, 3, 4, 0, 1, 2, 3, 4, …

Die Quadrate modulo 5 der natürlichen Zahlen liefern also die Folge
0,1, 4, 4, 1, 0,1, 4, 4, 1, …

überall da wo eine Zahl fett ist, ist die Summe der Restklassen 0, also die Summe der Zahlen durch 5 teilbar. Du siehtst, es sind drei von fünf.

Du kannst ja jetzt mal für die anderen Zahlen von 2 bis 12 oder so die gleichen Betrachtungen anstellen.

:wave:
KH_

Hallo KH,

ich meinte die Quadratsummen, also die Addition der Quadratzahl bis zur Basis n.

\sum_{k=0}^n k^2
Dummerweise kenne ich die aktuelle Syntax von www nicht.

Ciao, Allesquatsch