A proof for why there is at least one perfect square number in the interval [x..2x].
Difference between en1 and en2, changed 550 character(s)
**Hello Codeforces,**↵

This is a mathematical proof for why there is at least one perfect square number in the interval [x..2x] for all integers x.↵

**First let's define our problem:**↵

We want to prove that for any interval **[x..2x]** there is at least one perfect square number.↵

(A perfect square number is a number which is the product of an integer with it
 self)↵
X is said to be a perfect square number if there is another integer Y and this equation holds↵

~~~~~↵
Y * Y = X↵
~~~~~↵



So, now to begin the proof we will look at all perfect square numbers:↵


~~~~~↵
0     1     4      9       16       25       36 and so on...↵
~~~~~↵



let's visualize other integers like this:↵

for an integer X it will be equal to a perfect square number which we will call P + some constant which we will call C↵
So, this equation will hold:↵


~~~~~↵
X = P + C↵
~~~~~↵




So, now if we can prove that 2X will be bigger than or equal to the next perfect square number after P then we can prove that in this interval there will be at least one perfect square number which will be the next perfect square number after P.↵

Let's look to an example:↵

let's assume X = 5, P = 4, C = 1↵

then X = P + C is true↵

now 2X = 10 which is bigger than or equal to 9 and 9 is the next perfect square number after P↵

So, now how to prove this?↵

Since we know that P is the product of an integer with itself we will call that integer N.↵

Now:↵


~~~~~↵
X = N*N + C↵
~~~~~↵

~~~~~↵

X = N^2 + C↵
~~~~~↵



So, now we need to prove that this inequality holds:↵


~~~~~↵
2(N^2 + C) >= (N+1)^2↵
~~~~~↵

Here (N+1)^2 is the next perfect square number after P.↵

Now we need to prove that inequality for N >= 0 and C > 0 only because when C is zero we know that this is already a perfect square number (N^2 + 0 is N^2 and it is a perfect square number).↵

So, back to the inequality:↵

~~~~~↵
2(N^2 + C) >= (N+1)^2↵
~~~~~↵

~~~~~↵
N^2 + C >= ((N+1)^2)/2↵
~~~~~↵

~~~~~↵
C >= ((N+1)^2)/2 - N^2↵
~~~~~↵

~~~~~↵
((N+1)^2)/2 - N^2 - C <= 0↵
~~~~~↵

And since the first partNow, if we can prove that this part of the inequality (((N+1)^2)/2 &mdash; N^2 will) is always be <= 0 because if we assumed N^2 is equal to R then (R+1)/2 is always less than or equal to R then (R+1)/2 &mdash; R will always be <= 0) and we are subtracting C (where C > 0) from that part then the inequality isless than C for all (N >= 0 and C > 0) then we can prove that the inequality holds for all (N >= 0 and C > 0).↵

And by plotting the following function (((N+1)^2)/2 &mdash; N^2):↵
/predownloaded/ec/46/ec46ee0ba849b1eff152676d1778840923eb28a1.png↵

We can see clearly that the maximum value for the function will be 1 when N is equal to 1 and then it will be decreasing while N is bigger than 1.↵

And because C is always bigger than 0 then:↵

~~~~~↵
((N+1)^2)/2 - N^2 - C <= 0↵
~~~~~↵

Will
 always be true for all (N >= 0, and C > 0).










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  Rev. Lang. By When Δ Comment
en4 English Banda. 2022-08-24 02:58:50 540
en3 English Banda. 2022-08-24 02:57:10 550 Reverted to en1
en2 English Banda. 2022-08-24 02:56:24 550
en1 English Banda. 2022-08-18 05:11:41 2486 Initial revision (published)