Question Number 19696 by Tinkutara last updated on 14/Aug/17
$$\mathrm{Let}\:{m}\:\mathrm{be}\:\mathrm{the}\:\mathrm{smallest}\:\mathrm{odd}\:\mathrm{positive} \\ $$$$\mathrm{integer}\:\mathrm{for}\:\mathrm{which}\:\mathrm{1}\:+\:\mathrm{2}\:+\:…\:+\:{m}\:\mathrm{is}\:\mathrm{a} \\ $$$$\mathrm{square}\:\mathrm{of}\:\mathrm{an}\:\mathrm{integer}\:\mathrm{and}\:\mathrm{let}\:{n}\:\mathrm{be}\:\mathrm{the} \\ $$$$\mathrm{smallest}\:\mathrm{even}\:\mathrm{positive}\:\mathrm{integer}\:\mathrm{for} \\ $$$$\mathrm{which}\:\mathrm{1}\:+\:\mathrm{2}\:+\:…\:+\:{n}\:\mathrm{is}\:\mathrm{a}\:\mathrm{square}\:\mathrm{of}\:\mathrm{an} \\ $$$$\mathrm{integer}.\:\mathrm{What}\:\mathrm{is}\:\mathrm{the}\:\mathrm{value}\:\mathrm{of}\:{m}\:+\:{n}? \\ $$
Answered by Rasheed.Sindhi last updated on 15/Aug/17
$$\mathrm{Case}-\mathrm{1}:\:\mathrm{m}\in\mathbb{O} \\ $$$$\mathrm{1}+\mathrm{2}+…\mathrm{m}=\frac{\mathrm{m}\left(\mathrm{m}+\mathrm{1}\right)}{\mathrm{2}} \\ $$$$\mathrm{Let}\:\mathrm{m}=\mathrm{2k}+\mathrm{1} \\ $$$$\frac{\mathrm{m}\left(\mathrm{m}+\mathrm{1}\right)}{\mathrm{2}}=\frac{\left(\mathrm{2k}+\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{2k}+\mathrm{2}\right)}{\mathrm{2}}=\mathrm{a}^{\mathrm{2}} \left({say}\right) \\ $$$$\frac{\mathrm{4k}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4k}+\mathrm{2k}+\mathrm{2}}{\mathrm{2}}=\mathrm{a}^{\mathrm{2}} \\ $$$$\mathrm{2k}^{\mathrm{2}} +\mathrm{3k}+\mathrm{1}−\mathrm{a}^{\mathrm{2}} \\ $$$$\mathrm{k}=\frac{−\mathrm{3}\pm\sqrt{\mathrm{9}−\mathrm{4}\left(\mathrm{2}\right)\left(\mathrm{1}−\mathrm{a}^{\mathrm{2}} \right)}}{\mathrm{4}} \\ $$$$\mathrm{k}=\frac{−\mathrm{3}\pm\sqrt{\left.\mathrm{1}+\mathrm{8a}^{\mathrm{2}} \right)}}{\mathrm{4}} \\ $$$$\mathrm{a}=\mathrm{1}\Rightarrow\mathrm{k}=\frac{−\mathrm{3}\pm\mathrm{3}}{\mathrm{2}}=\mathrm{0},−\mathrm{3} \\ $$$$\mathrm{k}=\mathrm{0}\Rightarrow\mathrm{m}=\mathrm{2k}+\mathrm{1}=\mathrm{1} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\mathrm{m}=\mathrm{1} \\ $$$$\mathrm{is}\:\mathrm{the}\:\mathrm{smallest}\:\mathrm{positive} \\ $$$$\mathrm{integer}\:\mathrm{for}\:\mathrm{which}\:\mathrm{1}+\mathrm{2}+…+\mathrm{m} \\ $$$$\mathrm{is}\:\mathrm{perfect}\:\mathrm{square}. \\ $$$$\mathrm{k}=−\mathrm{3}\Rightarrow\mathrm{m}=\mathrm{2}\left(−\mathrm{3}\right)+\mathrm{1}=−\mathrm{5}\:\:\left(−\mathrm{ve}\right) \\ $$$$\mathrm{So}\:\:−\mathrm{5}\:\mathrm{is}\:\mathrm{discardable}. \\ $$$$\mathrm{a}=\mathrm{6}\:\Rightarrow\sqrt{\mathrm{1}+\mathrm{8}\left(\mathrm{6}\right)^{\mathrm{2}} }=\mathrm{17} \\ $$$$\mathrm{k}=\frac{−\mathrm{3}\pm\mathrm{17}}{\mathrm{4}}=\frac{\mathrm{7}}{\mathrm{2}},−\mathrm{5} \\ $$$$\mathrm{Both}\:\mathrm{are}\:\mathrm{discardable}. \\ $$$$\mathrm{Case}−\mathrm{2}:\:\mathrm{n}\in\mathbb{E} \\ $$$$\mathrm{1}+\mathrm{2}+…+\mathrm{n}=\mathrm{b}^{\mathrm{2}} \\ $$$$\frac{\mathrm{n}\left(\mathrm{n}+\mathrm{1}\right)}{\mathrm{2}}=\mathrm{b}^{\mathrm{2}} \\ $$$$\mathrm{Let}\:\mathrm{n}=\mathrm{2k} \\ $$$$\frac{\mathrm{2k}\left(\mathrm{2k}+\mathrm{1}\right)}{\mathrm{2}}=\mathrm{b}^{\mathrm{2}} \\ $$$$\mathrm{2k}^{\mathrm{2}} +\mathrm{k}−\mathrm{b}^{\mathrm{2}} =\mathrm{0} \\ $$$$\mathrm{k}=\frac{−\mathrm{1}\pm\sqrt{\mathrm{1}−\mathrm{4}\left(\mathrm{2}\right)\left(−\mathrm{b}^{\mathrm{2}} \right)}}{\mathrm{4}} \\ $$$$\mathrm{k}=\frac{−\mathrm{1}\pm\sqrt{\mathrm{1}+\mathrm{8b}^{\mathrm{2}} }}{\mathrm{4}} \\ $$$$\mathrm{b}=\mathrm{1}\Rightarrow\mathrm{k}=\frac{−\mathrm{1}\pm\mathrm{3}}{\mathrm{4}}=−\mathrm{1},\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}} \\ $$$$\mathrm{Both}\:\mathrm{are}\:\mathrm{discardable}. \\ $$$$\mathrm{b}=\mathrm{6}\Rightarrow\mathrm{k}=\frac{−\mathrm{1}\pm\mathrm{17}}{\mathrm{4}}=−\frac{\mathrm{9}}{\mathrm{2}},\mathrm{4} \\ $$$$−\frac{\mathrm{9}}{\mathrm{2}}\:\mathrm{is}\:\mathrm{discardable}. \\ $$$$\mathrm{k}=\mathrm{4}\Rightarrow\mathrm{n}=\mathrm{8} \\ $$$$\mathrm{1}+\mathrm{2}+…+\mathrm{8}=\frac{\mathrm{8}×\mathrm{9}}{\mathrm{2}}=\mathrm{36} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\mathrm{n}=\mathrm{8} \\ $$$$\:\:\:\:\:\mathrm{is}\:\mathrm{the}\:\mathrm{smallest}\:\mathrm{positive} \\ $$$$\mathrm{integer}\:\mathrm{for}\:\mathrm{which}\:\mathrm{1}+\mathrm{2}+…+\mathrm{n} \\ $$$$\mathrm{is}\:\mathrm{perfect}\:\mathrm{square}. \\ $$$$ \\ $$
Commented by Tinkutara last updated on 15/Aug/17
$$\mathrm{Thank}\:\mathrm{you}\:\mathrm{very}\:\mathrm{much}\:\mathrm{Sir}! \\ $$