探究数字“黑洞”
探究数字“黑洞”
探究数字“黑洞”
探究数字“黑洞”
黑洞数又称陷阱数,是类具有奇特转换特性的整数.任何一个数字不全相同整数,经有限“重排求差”操作,总会得某一个或一些数,这些数即为黑洞数."重排求差"操作即组成该数得排后的最大数去重排的最小数.
举个例子,三位数的黑洞数为495
简易推导过程:随便找个数,如297,三个位上的数从小到大和从大到小各排一次,为972和279,相减,得693
按上面做法再做一次,得到594,再做一次,得到495
之后反复都得到495
再如,四位数的黑洞数有6174
神秘的6174-黑洞数
随便造一个四位数,如a1=1628,先把组成部分1628的四个数字由大到小排列得到a2=8621,再把1628的四个数字由小到大排列得a3=1268,用大的减去小的a2-a1=8621-1268=7353,把7353按上面的方法再作一遍,由大到小排列得7533,由小到大排列得3357,相减7533-3367=4176
把4176再重复一遍:7641-1467=6174.
如果再往下作,奇迹就出现了!7641-1467=6174,又回到6174.
这是偶然的吗?我们再随便举一个数1331,按上面的方法连续去做:
3311-1133=21788721-1278=74437443-3447=39969963-3699=6264
6624-2466=41747641-1467=6174
好啦!6174的“幽灵”又出现了,大家不妨试一试,对于任何一个数字不完全的四位数,最多运算7步,必然落入陷阱中.
这个黑洞数已经由印度数学家证明了.
在数学中由有很多有趣,有意义的规律等待我们去探索和研究,让我们在数学中得到更多的乐趣.
苏联的科普作家高基莫夫在他的著作《数学的敏感》一书中,提到了一个奇妙的四位数6174,并把它列作“没有揭开的秘密”.不过,近年来,由于数学爱好者的努力,已经开始拨开迷雾.
6174有什么奇妙之处?
请随便写出一个四位数,这个数的四个数字有相同的也不要紧,但这四个数不准完全相同,例如3333、7777等都应该排除.
写出四位数后,把数中的各位数字按大到小的顺序和小到大的顺序重新排列,将得到由这四个数字组成的四位数中的最大者和最小者,两者相减,就得到另一个四位数.将组成这个四位数的四个数字施行同样的变换,又得到一个最大的数和最小的数,两者相减……这样循环下去,一定在经过若干次(最多7次)变换之后,得到6174.
例如,开始时我们取数8208,重新排列后最大数为8820,最小数为0288,8820—0288=8532;对8532重复以上过程:8532-2358=6174.这里,经过两步变换就掉入6174这个“陷阶”.
需要略加说明的是:以0开头的数,例如0288也得看成一个四位数.再如,我们开始取数2187,按要求进行变换:
2187→8721-1278=7443→7443-3447=3996→9963-3699=6264→6642-2466=4176→7641-1467=6174.
这里,经过五步变换就掉入了“陷阱”——6174.
拿6174本身来试,只需一步:7641-1467=6174,就掉入“陷阱”祟也出不来了.
所有的四位数都会掉入6174设的陷阱,不信可以取一些数进行验证.验证之后,你不得不感叹6174的奇妙.
任何一个数字不全相同整数,经有限次“重排求差”操作,总会得某一个或一些数,这些数即为黑洞数."重排求差"操作即组成该数得排后的最大数去重排的最小数.
黑洞数的性质及应用
【摘要】本文提出建立了黑洞数的概念,分别对整数黑洞数、模式黑洞数、方幂余式黑洞数的一般性质做了阐述.并给出了二元一次方程ax-by-c=0的求根法则.
【关键词】黑洞数、整数黑洞数、模式黑洞数、方幂余式黑洞数.
【引言】在日常学习计算中,化简含有未知数的代数式或方程经常会得到x-x=0之结果.此前,人们只是把这种情况定义为“此算式没有意义”而终结.黑洞数理论的出现,让人们看到了代数式或方程中未知数可任意取值时的另一层含义.本文提出证明的方幂余式黑洞数定理,揭示出a,m不互素条件下的余数循环规律,它将与欧拉余数定理互为补充,构造出全体整数的方幂式除法余数运算法则.本文给出的二元一次方程ax-by-c=0的求根公式,将成为余数新理论应用的一个范例.
定义1、在含有未知数变量的代数式中,当未知数变量任意取值时其运算结果都不改变,我们把这时的数字结果叫黑洞数.根据运算性质的不同,我们把黑洞数分为以下三种类型:Ⅰ、整数黑洞数Ⅱ、模式黑洞数Ⅲ、方幂余式黑洞数
Ⅰ、整数黑洞数
在前文《模根因数定理与模根剩余法判定素数》中,在建立选加因数概念后,我们证明了整数因数定理:
若a、b都是大于1的整数,且有g=ab,则有:
g+an=a(b+n)
其中:n=0、1、2、3……
根据整数因数定理,我们即可得到如下整数黑洞数
ab+an
---------------=a
b+n
其中:n=0、1、2、3……
这里,不论未知变量怎样取值,上式的结果都等于a..
例如:取a=7,b=3,ab=21,则有:
21+7n
----------------=7
3+n
其中:n=0、1、2、3……
应用方面的例子:
全体偶数=2(n)+2,(n=0、1、2、3……)
自然数中的全部合数=4+2n+h(2+n)
其中:n=0、1、2、3……
对n的每个取值都重复取
h=0、1、2、3……
Ⅱ、模式黑洞数
模式黑洞数是指模的同余式mn+L条件下的黑洞数.在前文《模根因数定理与模根剩余法判定素数》一文中,模根因数定理(1)式:
若a>1,b>1,且ab=mk+L,则有:
m(k+aN)+L
--------------------------=a
b+mN
其中:N=0、1、2、3……
这时的a值就是模式黑洞数.
应用实例:
取a=7,b=13,则ab=9