Pyramidenzahl

In der Mathematik sind Pyramidenzahlen oder Pyramidalzahlen eine Klasse von Polyederzahlen, das heißt dreidimensionale figurierte Zahlen. Von manchen Autoren wird der Begriff Pyramidalzahl für den Spezialfall der quadratischen Pyramidalzahlen verwendet. Sie sind die dreidimensionalen Verallgemeinerungen der ebenen Polygonalzahlen.

Berechnung

Die jeweils $n$-te $k$-eckige Pyramidalzahl lässt sich mit der Formel

$\frac{n(n+1)[(k-2)n-k+5]}{6}$

berechnen.

Alternativ lässt sich die $n$-te $k$-eckige Pyramidalzahl als Summe der ersten $n$ $k$-eckigen Polygonalzahlen berechnen.

Pyramidenzahlen zu Polygonen mit wenigen Ecken

$k$	Bezeichnung	Explizite Formel	die ersten Werte	Erzeugende Funktion
3	Tetraederzahlen	$\frac{1}{6}n(n+1)(n+2)$	(0,) 1, 4, 10, 20, 35, … (Vorlage:OEIS)	$\frac{x}{(x-1{)}^4}$
4	Quadratische Pyramidalzahlen	$\frac{1}{6}n(n+1)(2n+1)$	(0,) 1, 5, 14, 30, 55, … (Vorlage:OEIS)	$\frac{x(x+1)}{(x-1{)}^4}$
5	Fünfeckige Pyramidalzahlen	$\frac{1}{2}{n}^2(n+1)$	(0,) 1, 6, 18, 40, 75, … (Vorlage:OEIS)	$\frac{x(2x+1)}{(x-1{)}^4}$
6	Sechseckige Pyramidalzahlen	$\frac{1}{6}n(n+1)(4n-1)$	(0,) 1, 7, 22, 50, 95, … (Vorlage:OEIS)	$\frac{x(3x+1)}{(x-1{)}^4}$
7	Siebeneckige Pyramidalzahlen	$\frac{1}{6}n(n+1)(5n-2)$	(0,) 1, 8, 26, 60, 115, … (Vorlage:OEIS)	$\frac{x(4x+1)}{(x-1{)}^4}$

Anmerkung: Manche Autoren zählen die Null als nullte oder erste figurierte Zahl jeweils dazu, andere nicht.

Weitere Zusammenhänge mit anderen figurierten Zahlen

Die $n$-te quadratische Pyramidalzahl lässt sich auch aus der $n$-ten Dreieckszahl ${\mathrm{\Delta }}_n$ und der $(n-1)$-ten Tetraederzahl $T_{n-1}$ nach der Formel

${\mathrm{\Delta }}_n+2\cdot T_{n-1}$

oder aus den aufeinanderfolgenden $(n-1)$ und $n$-ten Tetraederzahlen durch einfaches Summieren

$T_n+T_{n-1}$

berechnen.

Die Summe der ersten Tetraederzahlen ergibt eine Pentatopzahl, eine vierdimensionale Figurierte Zahl.