让你着迷的那些数

时间:2022-10-09 10:51:41

数学,一个多么熟悉的词,平凡而又美丽。你也许会说:“数学不就是几个阿拉伯数字嘛,那也谈得上美丽?”然而,正是它的简洁,造就了它的美丽与神奇。它在无形之中让你的思维变得敏捷,让你在考虑事情时不再那么偏激,那么单一。

极其完美的完全数

数学中非常稀少而又完美的数是完全数,它只需要满足一个条件:它的值恰好等于各真因子(除了本身以外的因数)之和。根据定义,我们很容易就找到最小的完全数6。除本身外,能整除6的数有1、2、3,把这些真因子加起来,它们的和正好等于6,即1+2+3=6。

下一个完全数是28,因为1+2+4+7+14=28。我们似乎找到了寻找完全数的方法,那就是通过把某个数因数分解,然后把它的全部真因子相加,从而验证这个数是不是完全数。当然,方法是没错的,可不幸的是,用这个方法寻找完全数是一件很费劲的事情,因为下一个完全数是496,再下一个是8128。看到8128如此大的数,或许你想自信地认为只存在4个完全数,那样我们就不用再往下验证了。可是,这时却有人激动地和你说,他找到了下一个完全数。

大约在公元前500多年,古希腊有位名叫毕达哥拉斯的著名数学家,他年轻时曾多次外出旅行,到过古代的巴比伦、地中海东岸各国和埃及(据一些历史文献记载,他很可能还到过印度)。后来,他在故乡办了一所学校,课上他总是会把数与图形联系起来。例如,他用石子来代表数,1个石子代表1,3个石子代表3等,他还把许多石子摆成一定的形状。接着,他发现某些数竟然可以摆成“三角形”,于是便把这些自然数叫“三角形数”。

1是第一个三角形数,3是第二个三角形数(1+2=3),6是第三个三角形数(1+2+3=6),10是第四个三角形数(1+2+3+4=10),15是第五个三角形数(1+2+3+4+5=15)……令人惊讶的是,我们任选一个三角形数,将它乘以8再加1,最后总会得到一个平方数。

假设我们取三角形数6,那么我们可以得到6×8+1=49,而49=72。这是怎么回事呢?下面,我们将用算子来进行演示:

如图,我们要做的就是把算子所摆成的三角形推成直角三角形,并在它的上面加算子,制成一个长方形。接下来,你会发现这个长方形有3×4枚算子,值得注意的是,长比宽多出了一枚算子。这意味着如果把4个这样的长方形放在一块,并在中间添加一枚算子,你就会得到下面的图形:

回文,是文学创作中的一种修辞手法。这种修辞手法讲究语言文字的排列技巧,顺读倒读,流畅自如,给人一种循环往复的情趣。如“雾锁山头山锁雾”和“天连水尾水连天”等诗句,让人在反复玩味中击节称奇,叹为观止。在数学中也有类似的回文现象。有这样一些数,它们无论从左往右读,还是从右往左读,都是同一个数,我们称其为“回文数”。如88、818、8448等都是回文数。

对于回文数,我们可以尝试着这样构造:任意一个自然数,加上它的倒序数(它的数字顺序倒过来所组成的数),再对所得的和重复这个步骤,经过有限次这样的加法运算后,我们就能得到一个回文数。

如84+48=132,132+231=363,只经过两步计算,就得到了回文数363。

又如,95+59=154,154+451=605,605+506=1111,1111也是个回文数。

但并不是所有的自然数通过上述步骤反复计算,最终都会得到一个回文数。如196就是个例外,因为无论你怎么逆加,最终都得不到回文数,据说有人曾用计算机算了10万步也没有获得回文数。

其实,有一些算式也具有类似回文数的特点。如6×21=126,把算式中的“×”和“=”去掉就会得到回文数。更奇妙的是将某些算式的因数交换相乘,也会出现回文现象,如12×42=24×21,把等式两边的因数交换位置得42×12=21×24。我们把这些算式叫作“回文算式”。

数一下算子的数目,每个三角形里有6枚算子,因此这个正方形一共有6×8+1=49(枚)算子,也就是72枚算子。如果你有足够多的算子可以用来演示,你就会发现任何一个奇数的平方数都可以通过三角形数演变而得来。

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