任何一個(gè)數(shù)字不全相同整數(shù),經(jīng)有限次“重排求差”操作,總會(huì)得某一個(gè)或一些數(shù),這些數(shù)即為黑洞數(shù)!爸嘏徘蟛睢辈僮骷唇M成該數(shù)得重排后的最大數(shù)減去重排的最小數(shù)。
(1)請(qǐng)你隨便寫(xiě)出一個(gè)四位數(shù)K0,它的四個(gè)數(shù)字可以是部分相同的,但不能四個(gè)數(shù)字完全相同,如3333,7777是不可以的;
(2)把數(shù)中的各位數(shù)字按從大到小的順序排列成一個(gè)新的四位數(shù)Fmax;
(3)然后在把數(shù)的各位數(shù)字按從小到大的順序重新排列成另一個(gè)四位數(shù)Fmin;
(4)將得到的這兩個(gè)四位數(shù),用最大的Fmax減去最小者Fmin,即Fmax-Fmin,就得到另一個(gè)四位數(shù)Kj。
對(duì)得到這個(gè)四位數(shù)施行同樣的(2)至(4)操作,又得到另一個(gè)四位數(shù)Kj+1,……這樣循環(huán)下去,一定在經(jīng)過(guò)若干次(最多7次)變換之后,你會(huì)得到一個(gè)數(shù)6174。這是偶然的嗎?
你可以再換一個(gè)數(shù)字試一試。例如,我們?nèi)?shù)8208,重新排列后最大數(shù)為8820,最小數(shù)為0288,8820—0288=8532;對(duì)8532重復(fù)以上過(guò)程:8532-2358=6174。這次經(jīng)過(guò)兩步變換就掉入6174這個(gè)“陷階”。
蘇聯(lián)的科普作家高基莫夫在他的著作《數(shù)學(xué)的敏感》一書(shū)中,曾提到了這個(gè)奇妙的四位數(shù)6174,并把它列作“沒(méi)有揭開(kāi)的秘密”。其實(shí)近年來(lái),由于有很多數(shù)學(xué)愛(ài)好者參與研究這個(gè)問(wèn)題,已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展。
6174有什么特別之處呢?
【6174猜想】
1955年,卡普耶卡(D.R.Kaprekar)研究了對(duì)四位數(shù)的一種變換,任給出四位數(shù)k0,把它的四個(gè)數(shù)字由大到小重新排列成一個(gè)四位數(shù)m,再減去它的反序數(shù)rev(m),得出數(shù)k1=m-rev(m),然后,繼續(xù)對(duì)k1重復(fù)上述變換。得數(shù)k2。如此進(jìn)行下去,卡普耶卡發(fā)現(xiàn),無(wú)論k0是多大的四位數(shù),只要四個(gè)數(shù)字不全相同,最多進(jìn)行7次上述變換,就會(huì)出現(xiàn)四位數(shù)6174。例如:k0=5298,k1=9852-2589=7263,k2=7632-2367=5265,k3=6552-2556=3996,k4=9963-3699=6264,k5=6642-2466=4176,k6=7641-1467=6174。
人們稱(chēng)這個(gè)問(wèn)題為“6174問(wèn)題”,上述變換稱(chēng)為卡普耶卡變換,簡(jiǎn)稱(chēng)K
變換。一般地,只要在0,1,2,……,9中任取四個(gè)不全相等的數(shù)字組成一個(gè)整數(shù)k0
(不一定是四位數(shù)),然后從k0開(kāi)始不斷地作K變換,得出數(shù)k1,k2,k3,……,則必有某個(gè)m(m=<7),使得km=6174。
更一般地,從0,1,2,……,9中任取n個(gè)不全相同的數(shù)字組成一個(gè)十進(jìn)制數(shù)k0(不一定是n位數(shù)),然后從k0開(kāi)始不斷地做K變換,得出k1,k2,……,那么結(jié)果會(huì)是怎樣的呢?
目前已經(jīng)知道的情況如下表所示:
n=2 |
只能形成一個(gè)循環(huán) |
27,45,09,81,63。 例如取兩個(gè)數(shù)字7與3,連續(xù)不斷地做K變換,得出36,27, 45, 09,81,27 |
n=3 |
只能形成一個(gè)循環(huán) |
495 |
n=4 |
只能形成一個(gè)循環(huán) |
6174 |
n=5 |
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)三個(gè)循環(huán) |
(53855,59994),(62964,71973,83952,74943),(63954,61974,82962,75933) |
n=6 |
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)三個(gè)循環(huán) |
642654,631764,549945。 |
n=7 |
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一個(gè)循環(huán) |
8719722 |
n=8 |
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)四個(gè)循環(huán) |
63317664,97508421,83208762,86308632。 |
n=9 |
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)三個(gè)循環(huán) |
864197532,975296421,965296431。 |
我們?cè)匐S便舉一個(gè)數(shù)1331,按上面的方法連續(xù)去做:3311-1133=2178,8721-1278=7443,7443-3447=3996,9963-3699=6264,6624-2466=4174 7641-1467=6174,看!6174這個(gè)“幽靈”又出現(xiàn)了,大家可以試一試,對(duì)于任何一個(gè)數(shù)字不完全相同的四位數(shù),最多運(yùn)算7步,必然落入“黑洞”!
要說(shuō)明的是:以0開(kāi)頭的數(shù),例如0288也得看成一個(gè)四位數(shù)。再如,我們開(kāi)始取數(shù)2187,按要求進(jìn)行變換:2187→8721-1278=7443→7443-3447=3996→9963-3699=6264→6642-2466=4176→7641-1467=6174。這次經(jīng)過(guò)五步變換就掉入了“黑洞”——6174。拿6174 本身來(lái)試,只需一步:7641-1467=6174,就跌入“黑洞”了。
所有的四位數(shù)都會(huì)掉入6174的“黑洞”,不信你可以隨便取一些數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。驗(yàn)證之后,你不得不感嘆6174的奇妙。
容易證明,對(duì)于任何自然數(shù)n>=2,連續(xù)做K變換必定要形成循環(huán)。這是因?yàn)橛蒼個(gè)數(shù)字組成的數(shù)只有有限個(gè)的緣故。但是對(duì)于n>=5,循環(huán)的個(gè)數(shù)以及循環(huán)的長(zhǎng)度(指每個(gè)循環(huán)中所包含數(shù)的個(gè)數(shù))尚不清楚,這也是國(guó)內(nèi)一些數(shù)學(xué)愛(ài)好者熱衷于研究的一個(gè)課題。在數(shù)學(xué)中還有很多這樣有趣的問(wèn)題,等待著人們?nèi)グl(fā)現(xiàn)和探索!
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