五边形数计算器
1, 5, 12, 22, 35——五边形数把「正五边形的同心层点数」变成一条二阶等差序列,还是欧拉分拆定理的隐藏骨架。
什么是五边形数计算器?

五边形数 Pₙ = n(3n−1)/2 是正五边形同心层的点数:P₁ = 1、P₂ = 5、P₃ = 12、P₄ = 22、P₅ = 35、P₆ = 51、P₇ = 70、P₈ = 92、P₉ = 117、P₁₀ = 145、P₁₀₀ = 14950。
相邻差是等差的:Pₙ − Pₙ₋₁ = 3n − 2(3, 7, 10, 13, 16, …)——二阶等差的标志,与三角形数 Tₙ = n(n+1)/2 的关系:Pₙ = Tₙ₋₁·3 + n(三层三角形架一支边)。
广义五边形数 g(k) = k(3k−1)/2 对 k = 1, −1, 2, −2, 3, −3, … 给出 1, 2, 5, 7, 12, 15, 22, 26, 35, 40, …——负 k 让公式「拐弯」,产出另一条交错的半序列。
欧拉五边形数定理:Π_{k≥1}(1 − xᵏ) = Σ_m (−1)^m x^{g(m)}——广义五边形数是分拆母函数展开中**仅有的**非零指数,从而成为 p(n) 快速递推的下标骨架(见分拆数工具)。
Pₙ = n(3n − 1)/2;广义:g(k) = k(3k − 1)/2(k = 1, −1, 2, −2, …)
实现:直接闭式(整数域精确),无递推
如何使用五边形数计算器
- 1
输入 n(1 到 10⁶),工具直接闭式计算 Pₙ。
- 2
输出 Pₙ、相邻差 3n−2、三角形数关系检验。
- 3
对照前 10 项与广义五边形数(欧拉定理视角)。
计算示例
例 1示例:P₇ 与广义 g(−3)
P₇ = 7·(21−1)/2 = 70。广义:g(−3) = (−3)(3·(−3)−1)/2 = (−3)(−10)/2 = 15——广义序列里的 15 来自「负三层的五边形」。检验:P₇ = T₆·3 + 7 = 21·3 + 7 = 70 ✓。
注意事项
Pₙ 的奇偶节律:奇、奇、偶、偶、奇、奇、偶、偶……(周期 4)——由 n(3n−1)/2 mod 2 的四种取值轮换决定。
五边形数是多边形数家族的 s = 5 成员:通式 P(s,n) = (s−2)n(n−1)/2 + n——三角形(s=3)、四边形(平方数,s=4)、五边形(s=5)同一条公式线。
「每个自然数都是三个五边形数之和?」——多边形数定理(费马提出、柯西证明)断言每个自然数是 s 个 s 边形数之和:五边形版需要恰好 5 个 Pₙ 相加。
广义五边形数互不相同且覆盖 1/6 的整数(±k 交替半密度)——欧拉定理里它们的系数 (−1)^m 呈 +, +, −, −, +, + 节律(m = 1, −1, 2, −2 顺序)。
常见问题
参考资料
凯文内容作者Calcton 数学编辑组 口径审核Calcton 编辑组 交叉审核· 内容更新于 2026-09-22
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Calcton. 五边形数计算器[EB/OL]. https://www.calcton.com/pentagonal-number, 2026-09-22.
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最后更新:2026-09-22。
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