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2021 年 11 月 11 日 星期 放大 缩小 默认  
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“1111”在数学中 是奢侈数

  谁说买买买用不到数学!每年的“11·11电商购物节”就像一场考试,考题貌似看图说话,实则却是数学计算,不仅要单独运算,还要叠加运算,列出多元方程,各种排列组合,最后还要限时作答……书到用时方恨少,日常别忘多学习,比如这个神奇的数字“1111”,里面的学问就不少。

  1111是1110与1112之间的自然数,也是一个奇数、合数。它的正约数有1、11、101和1111。同时,它也是一个循环单位数、史密斯数和奢侈数。请注意,奢侈数是一个非常严肃的数学概念,绝对不是针对“买买买”的行为。

  1111是循环单位数

  循环单位数,指循环单位由1组成的数,如1、11、111、1111、11111等。1111就是其中第4个循环单位数。数学家为了研究它们的规律,用a1,a2,a3……an来表示这些数。结果发现,当0<n<10时(也就是10以内的个位数),它们就会得出由1到n的数字顺序组成的回文数。也就是说,其等号后面的得数,从左边读和从右边读结果都是一模一样的。

  例如:

  1×1=1

  11×11+121

  111×111=12321

  1111×1111=1234321

  11111×11111=123454321

  111111×111111=12345654321

  1111111×1111111=1234567654321

  11111111×11111111=123456787654321

  111111111×111111111=12345678987654321

  有趣的是,这只在n<10的情况下才能生效。一旦n>9,an的平方得数就不能组成回文数。

  例如:

  1111111111×1111111111=1234567900987654321

  11111111111×11111111111=123456790120987654321

  111111111111×111111111111=12345679012320987654321

  1111111111111×1111111111111=1234567901234320987654321

  11111111111111×11111111111111=123456790123454320987654321

  不过,细心的人们发现,尽管在n>9的情况下这些得数不是纯粹的回文数,但也有一定规律可循。

  1111是史密斯数

  1111除了是循环单位数,还是史密斯数的一员。史密斯数,指在某个进位下,它各位数字相加后的和(数字和)等于其质因数的总和。例如27这个数字,分解质因数为27=3×3×3,而27的各位数字相加即2+7=9,27的质因数相加即3+3+3=9,结果是相等的(2+7=3+3+3)。

  这里面还有个故事。美国数字家阿尔伯特·威兰斯基和他的姐夫史密斯经常通电话讨论各种数学问题。一天,史密斯感觉威兰斯基的电话号码“4937775”是个特别的数。于是他先把4937775分解质因数:4937775=3×5×5×65837,然后再把4937775所有质因数各位上的数字相加即3+5+5+6+5+8+3+7=42,接着他又把4937775各位上的数字相加也得到了同样的数字4+9+3+7+7+7+5=42。

  后来,数学家发现了大量符合这种规律的数字。比如4、22、27等。在0至10000之间,一共有376个这样的“史密斯数”,包括1111。因为1+1+1+1=4,1111的质因数分解为11×101,而1+1+1+0+1=4。1111是第51个十进制的史密斯数。它的前一个为1086、后一个为1165。

  1111是奢侈数

  在大于1的整数中,除了能被1和本身整除外,还能被其他数(0除外)整除,这样的数被称为合数。每个合数都可以写成几个质数相乘的形式,这几个质数都叫作这个合数的质因数。奢侈数,也和质因数有关,它是指正整数分解质因数(包括指数)的总位数大于此正整数本身的位数。

  比如数字250,分解质因数为250=5×5×2×5。其中250的整数位数为3位,质因数分解的总位数为4位,4位大于3位,因此250是一个奢侈数。在十进制中,1111可分解质因数为1111=11×101,其中1111的整数位数为4位,质因数分解的总位数为5位,5位大于4位,因此1111也是一个奢侈数。

  奢侈数家族的成员有许多,比如10以内的个位数4,6,8,9,质因子分解的总位数都比整数位数多,因此都属于奢侈数。

  不得不提到的是,奢侈数还有另一个名字,叫作“浪费数”。(本报综合)

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