蚤rk-1の図的解釈

 和の2乗の公式

を,図的に解釈する方法を考えてみましょう.公式の“−1”がポイントですね.
 簡単のためにa=1とします.r=2のときを考えてみます.下の図のように1個余分に積み木を加えてやると,長方形(または正方形)になることがわかります.その分,あとで引いてあげるのです.

1+2
=22−1
1+2+22
=2×22−1
=23−1
1+2+22+23
=22×22−1
=24−1
1+2+22+23+24
=22×23−1
=25−1

 ではr=3のときを考えてみましょう.r=2のときのようにそのままでは長方形になりません.次の図のように2つ分ずつ積み重ねてあげるとうまくいきます.その分あとで2で割ってやるのです.

1+3
=(3×3−1)/2
= (32−1)/2
1+3+32
=(3×32−1)/2
=(33−1)/2
1+3+32+33
=(32×32−1)/2
=(34−1)/2

 同様にしてr=4,5の場合は次の図のように,それぞれ3枚,4枚一度に重ねれば長方形(正方形)を作ることができます.

   

 つまり公式の
   rn−1 の“−1”は長方形を作るための小さな1個の積み木
   r−1 の“−1”は長方形を作るために一度に重ねる束の数
を表していたのですね.