완벽한 디지털 불변제
Perfect digital invariant숫자 이론에서 완벽한 디지털 불변제(PDI)는 주어진 숫자 베이스( )에 있는 숫자로, 각각 주어진 전력으로 상승된 자체 자릿수의 합이다( p[1][2]
정의
을(를) 자연수가 되게 하라. > 1 및 pp > p> , → { {에 대한 완벽한 디지털 불변함수행복함수라고도 함수)는 다음과 같이 정의된다.
여기서 = b + {\}\ loor는 b 및
숫자의 각 자릿수 값이다.A natural number is a perfect digital invariant if it is a fixed point for , which occurs if . and are trivial perfect digital invariants for all 과 다른 모든 완벽한 디지털 불변제는 비독점적인 완벽한 디지털 불변성이다.
예를 들어 = 의 숫자 4150은 = 을(를) 가진 완벽한 디지털 불변수인데 = 4+ + + + + 5 + 5 }+5^{5}+0^{5}{5}}{5}}}}}}{5}+05
A natural number is a sociable digital invariant if it is a periodic point for , where for a positive integer (here is the 을를) 하고 k 의 주기를 형성한다 완벽한 디지털 불변제는 = 원만한 디지털 불변제는 = 의 사교적인 디지털 불변량이다
모든 자연수 은(는) 베이스에 관계없이 , 에 대한 사전 주기적 지점이다This is because if , , so any will satisfy until . + 1 b보다 적은 수의 자연수가 있기 때문에 주기적인 지점 또는 + 1 보다 적은 고정된 지점에 도달하는 것이 보장되어 있어periodic point가 된다
base > > p 의 숫자들은 n( )p + ( 1) p}}}}}의 고정 또는 주기적인 점으로 이어진다
> 인 경우 n < b+ } 바인딩을 줄일 수 있다. 을(를) 보다 작은 숫자 중에서 자릿수 제곱합이 가장 큰 숫자로 한다
- because
은(는) 숫자 제곱합이 + 1) (-1 ) p {\b-1)^{보다 작은 숫자 중에서 가장 큰 숫자로 한다
- , () = + ( - ) < p > p p}}}}}}}.
을(를) p 보다 작은 숫자 중에서 자릿수 제곱합이 가장 큰 숫자로 한다
을(를) p, b( t)+ 1 보다 작은 숫자 중에서 자릿수 합계가 가장 큰 숫자로 한다
.따라서 b> p> {\ b}의 는 n Fp ( )=( - )p+ (- ) )^{
, b 이(가) 고정 지점에 도달하는 데 필요한 반복 의 수는 완벽한 디지털 불변함수의 인 n 이고 고정점에 도달하지 않는 경우 정의되지 않은 것이다.
, 는 자릿수 합이다.완벽한 디지털 불변제는 b b에 있는 한 자리 숫자뿐이며 프라임 기간이 1보다 큰 주기적인 점은 없다.
, }}: power p = 0 0 = 1 로 감소한다
모든 자연수 k대리자;1{\displaystyle k> 1}, p<>b{\displaystyle p<, b},(b− 1)≡ 0모드 k{\displaystyle(b-1)\equiv 0{\bmod{k}}}과(p1−)≡ 0modϕ(k){\displaystyle(p-1)\equiv 0{\bmod{\phi}}(k)}, 그러면 모든 자연수 n{n\displaystyle}, 만약 n≡ m모드.k{\diF , ( ) { 여기서 where(는오일러의 토텐셜다. 함수
내버려두다
자리수를 가진 자연수로서, 서 0 d< > b 0(- 1) 여기서 k은 1보다 큰 자연수이다.
b 기준 의 구분 규칙에 따르면 - 0 k{\ digit sum을 합한 경우
If a digit , then . According to Euler's theorem, if , . Thus, if the digit sum , then .
어떤 자연수 k{k\displaystyle}그러므로, 만약 p<>b{\displaystyle p<, b},(b− 1)≡ 0모드 k{\displaystyle(b-1)\equiv 0{\bmod{k}}}과(p1−)≡ 0modϕ(k){\displaystyle(p-1)\equiv 0{\bmod{\phi}}(k)}, 그러면 모든 자연수 n{n\displaystyle}, 만약 n≡ m모드 k.{ F , ( ) m{k
주어진 베이스와 임의의 전력에서 완벽한 디지털 불변기의 크기에 대해서는 어떠한 상한도 결정할 수 없으며, 임의의 베이스에 대한 완벽한 디지털 불변기의 수가 유한한지 무한인지는 현재 알려져 있지 않다.[1]
'F2,b'
정의에 따르면 모든 세 자리 숫자의 완벽한 디지털 고정 nxdF2, b{\displaystyle F_{2,b}}에 대한 자연스러운 번호 숫자가 2d1d0{\displaystyle n=d_{2}d_{1}d_{0}}0≤ d0<>b{\displaystyle 0\leq d_{0}<, b}, 0≤ d1<>b{\displaystyle 0\leq d_{1}<, b}, 0≤ d2<>b{.0\displaystyle는 입방체 디오판틴 방정식 + = d + b+ d }을 충족해야 한다.}^{2}=d_{2}b^{2}+d_{1}b+d_{0}}. d2{\displaystyle d_{2}}0또는 1어떤 b>에 동일한 것으로;2{\displaystyle b>2}, 때문에 최대 값 n{n\displaystyle}을 가질 수 있다.)n은(2− 1)2+2(b− 1)2=1+2(b− 1)2<>2b2{\displaystyle n=(2)^{2}(b-1)^ᆷ=1+2(b-1)^{2}&l.t;2b^{2}}.그 결과 실제로 해결해야 할 관련 2차적 디오판타인 방정식은 다음과 같이 두 가지가 있다.
- 일 때 d = 및
- 일 때 2= 1
두 자릿수의 자연수 = 1 0 은(는) 베이스에 완벽한 디지털 불변제다.
이는 d = 0 인 첫 번째 사례를 들어 을(를) 해결함으로써 증명할 수 있다어떤 기지에 이 d0의 값이{\displaystyle d_{0}}와 삭제 1{\displaystyle d_{1}}, n{n\displaystyle}은 완전한 디지털 invariant, d0(d0− 1){\displaystyle d_{0}(d_{0}))의 d1{\displaystyle d_{1}}가 아니다 제수}. 게다가, d01{년.출신의. 왜냐하면 0 = {\ d0 = {\ = {\= 0 1
There are no three-digit perfect digital invariants for , which can be proven by taking the second case, where , and letting and .그러면 세 자리수의 완벽한 디지털 불변제를 위한 디오판틴 방정식이 된다.
( + )> 의 모든 값에 2a_{1}\ b따라서 디오판타인 방정식에 대한 해법은 없으며, 2, 스타일 에 대한 세 자리수의 완벽한 디지털 불변제는 없다
F3,b
단결 후 단 4개의 숫자가 있는데, 이 숫자는 숫자의 정육면체의 합이다.
이것들은 퍼즐 칼럼에 매우 적합하고 아마추어를 즐겁게 할 것 같은 이상한 사실들이지만, 수학자의 흥미를 끄는 것은 아무것도 없다.(OEIS에서 시퀀스 A046197)
— G. H. Hardy, A Mathematician's Apology
정의에 의해, F3에 자연수에 어떤 네 자릿수의 완벽한 디지털 고정 n{n\displaystyle}, b{\displaystyle F_{3,b}}숫자 0≤ d0<>b{\displaystyle 0\leq d_{0}<, b}, 0≤ d1<>b{\displaystyle 0\leq d_{1}<, b}, 0≤ d2<>b{\displaystyle 0\leq d_{2}<, b}, 0≤. d3<>b{\di.은(는) 쿼티크 디오판타인 0 + + 3 = b + + + d + d 0 + 0 }^}+을 충족해야 한다.}^{3}=d_{3}b^{3}+d_{2}b^{2}+d_{1}b+d_{0}}. d3{\displaystyle d_{3}}0,1,2어떤 b>에 동일한 것으로 3{\displaystyle b> 3}, 때문에 n{n\displaystyle}를 취할 수 있는 최대 값 n=(3− 2)3+3(b− 1)3=1+3(b− 1)3<3b3{\displaystyle n=(3대 2로)^{3}(b-1)^{3}=1+다.3(b-1)^{3 그 결과 실제로 3개의 관련 입방체 디오판틴 방정식이 해결된다.
- 일 때 = 0
- 일 때 3 = {\}
- 일 때 d = 2 2}
번째 사례로, 여기서 3= 을(를) 들 수 있다
b = 3k + 1
을(를) 양의 정수로 하고 숫자 = + 1}을를) 두십시오다음:
- = k + (2 + ) 2k는 모든 {\ k에 대한 완벽한 디지털 불변제 입니다
Let the digits of be , , and .그러면
}은(는)모든 k {\ 에 F ,b{\,b에 대한 완벽한 디지털 불변제 입니다
- = + ( + 1) + }은는) 에 대한 완벽한 디지털 불변제 입니다
Let the digits of be , , and .그러면
따라서 에 대해 F ,b{\,b에 대한 완벽한 디지털 불변제 입니다
- =( + 1) +(2 + 1) )은(는) k에 완벽한 디지털 불변제 입니다
Let the digits of be , , and .그러면
은는 F 3, b {\ 모든 k에 대한 완벽한 디지털 불변제 입니다
1 | 4 | 130 | 131 | 203 |
2 | 7 | 250 | 251 | 305 |
3 | 10 | 370 | 371 | 407 |
4 | 13 | 490 | 491 | 509 |
5 | 16 | 5B0 | 5B1 | 60B |
6 | 19 | 6D0 | 6D1 | 70D |
7 | 22 | 7층 | 7층 1층 | 80F |
8 | 25 | 8H0 | 8H1 | 90H |
9 | 28 | 9J0 | 9J1 | A0J |
b = 3k + 2
을(를) 양의 정수로 하고 숫자 = + }을를) 두십시오다음:
- = 2+ ( + 1) 은는) 에 대한 완벽한 디지털 입니다
Let the digits of be , , and .그러면
}은(는)모든 k {\ 에 F ,b{\,b에 대한 완벽한 디지털 불변제 입니다
1 | 5 | 103 |
2 | 8 | 205 |
3 | 11 | 307 |
4 | 14 | 409 |
5 | 17 | 50B |
6 | 20 | 60D |
7 | 23 | 70F |
8 | 26 | 80H |
9 | 29 | 90J |
b = 6k + 4
을(를) 양의 정수로 하고 숫자 = + 을(를) 두십시오다음:
- = + (3 + ) +( 2 + ) b + b + ( 2 k + 1){\2)1은(는) 3, 에 대한 완벽한 디지털 불변량이다
Let the digits of be , , and .그러면
은(는)모든 k {\ 에 F ,b{\,b에 대한 완벽한 디지털 불변제 입니다
0 | 4 | 021 |
1 | 10 | 153 |
2 | 16 | 285 |
3 | 22 | 3B7 |
4 | 28 | 4E9 |
Fp,b
모든 숫자는 base 에 표시된다
비독점적 완벽한 디지털 불변제 | 사이클 | ||
---|---|---|---|
2 | 3 | 12, 22 | 2 → 11 → 2 |
4 | |||
5 | 23, 33 | 4 → 31 → 20 → 4 | |
6 | 5 → 41 → 25 → 45 → 105 → 42 → 32 → 21 → 5 | ||
7 | 13, 34, 44, 63 | 2 → 4 → 22 → 11 → 2 16 → 52 → 41 → 23 → 16 | |
8 | 24, 64 | 4 → 20 → 4 5 → 31 → 12 → 5 15 → 32 → 15 | |
9 | 45, 55 | 58 → 108 → 72 → 58 75 → 82 → 75 | |
10 | 4 → 16 → 37 → 58 → 89 → 145 → 42 → 20 → 4 | ||
11 | 56, 66 | 5 → 23 → 12 → 5 68 → 91 → 75 → 68 | |
12 | 25, A5 | 5 → 21 → 5 8 → 54 → 35 → 2A → 88 → A8 → 118 → 56 → 51 → 22 → 8 18 → 55 → 42 → 18 68 → 84 → 68 | |
13 | 14, 36, 67, 77, A6, C4 | 28 → 53 → 28 79 → A0 → 79 98 → B2 → 98 | |
14 | 1B → 8A → BA → 11B → 8B → D3 → CA → 136 → 34 → 1B 29 → 61 → 29 | ||
15 | 78, 88 | 2 → 4 → 11 → 2 8 → 44 → 22 → 8 15 → 1B → 82 → 48 → 55 → 35 → 24 → 15 2B → 85 → 5E → EB → 162 → 2B 4E → E2 → D5 → CE → 17A → A0 → 6A → 91 → 57 → 4E 9A → C1 → 9A D6 → DA → 12E → D6 | |
16 | D → A9 → B5 → 92 → 55 → 32 → D | ||
3 | 3 | 122 | 2 → 22 → 121 → 101 → 2 |
4 | 20, 21, 130, 131, 203, 223, 313, 332 | ||
5 | 103, 433 | 14 → 230 → 120 → 14 | |
6 | 243, 514, 1055 | 13 → 44 → 332 → 142 → 201 → 13 | |
7 | 12, 22, 250, 251, 305, 505 | 2 → 11 → 2 13 → 40 → 121 → 13 23 → 50 → 236 → 506 → 665 → 1424 → 254 → 401 → 122 → 23 51 → 240 → 132 → 51 160 → 430 → 160 161 → 431 → 161 466 → 1306 → 466 516 → 666 → 1614 → 552 → 516 | |
8 | 134, 205, 463, 660, 661 | 662 → 670 → 1057 → 725 → 734 → 662 | |
9 | 30, 31, 150, 151, 570, 571, 1388 | 38 → 658 → 1147 → 504 → 230 → 38 152 → 158 → 778 → 1571 → 572 → 578 → 1308 → 660 → 530 → 178 → 1151 → 152 638 → 1028 → 638 818 → 1358 → 818 | |
10 | 153, 370, 371, 407 | 55 → 250 → 133 → 55 136 → 244 → 136 160 → 217 → 352 → 160 919 → 1459 → 919 | |
11 | 32, 105, 307, 708, 966, A06, A64 | 3 → 25 → 111 → 3 9 → 603 → 201 → 9 A → 82A → 1162 → 1962 → 790 → 895 → 1032 → 33 → 888 → 1177 → 576 → A3 → 8793 → 1210 → A 25A → 940 → 661 → 364 → 25A 366 → 388 → 876 → 894 → A87 → 1437 → 366 49A → 1390 → 629 → 797 → 1077 → 575 → 49A | |
12 | 577, 668, A83, 11AA | ||
13 | 490, 491, 509, B85 | 13 → 22 → 13 | |
14 | 136, 409 | ||
15 | C3A, D87 | ||
16 | 23, 40, 41, 156, 173, 208, 248, 285, 4A5, 580, 581, 60B, 64B, 8C0, 8C1, 99A, AA9, AC3, CA8, E69, EA0, EA1 | ||
4 | 3 | 121 → 200 → 121 122 → 1020 → 122 | |
4 | 1103, 3303 | 3 → 1101 → 3 | |
5 | 2124, 2403, 3134 | 1234 → 2404 → 4103 → 2323 → 1234 2324 → 2434 → 4414 → 11034 → 2324 3444 → 11344 → 4340 → 4333 → 3444 | |
6 | |||
7 | |||
8 | 20, 21, 400, 401, 420, 421 | ||
9 | 432, 2466 | ||
5 | 3 | 1020, 1021, 2102, 10121 | |
4 | 200 | 3 → 3303 → 23121 → 10311 → 3312 → 20013 → 10110 → 3 3311 → 13220 → 10310 → 3311 |
음의 정수로 확장
완벽한 디지털 불변기는 각 정수를 나타내기 위해 부호화된 숫자 표현을 사용함으로써 음의 정수로 확장될 수 있다.
균형 3차
균형잡힌 3진법에서 자릿수는 1, -1 및 0이다.이로 인해 다음과 같은 결과가 발생한다.
- With odd powers , reduces down to digit sum iteration, as , and .
- 짝수 2 , 은 자릿수의 합이 0으로 끝나는 경우에만 2만큼의 차이를 나타내기 때문에 숫자가 짝수인지 홀수인지를 나타낸다. = 0 (- 1) = = 1 }=1의 모든 자리 쌍에 대해 합은 0이고 제곱합은 2이다.
해피넘버와의 관계
주어진 b과(와) 주어진 에 대한 해피 넘버 displaystyle n은 완벽한 디지털 불변함수 의 이 의 사전 주기적 지점이다.사소한 완벽한 디지털 불변성 에 해당되며, 불행한 숫자는 그러한 이(가) 존재하지 않는 숫자다
프로그래밍 예제
아래 예는 파이썬에서 완벽한 디지털 불변기와 사이클을 검색하기 위해 위 정의에 기술된 완벽한 디지털 불변함수를 구현한다.이것은 행복한 숫자를 찾는 데 사용될 수 있다.
반항하다 pdif(x: 인트로, p: 인트로, b: 인트로) -> 인트로: """"완벽한 디지털 불변함수.""" 총계 = 0 하는 동안에 x > 0: 총계 = 총계 + 포우(x % b, p) x = x // b 돌아오다 총계 반항하다 pdif_cycle(x: 인트로, p: 인트로, b: 인트로) -> 리스트[인트로]: 보이는 = [] 하는 동안에 x 아닌 에 보이는: 보이는.덧셈을(x) x = pdif(x, p, b) 사이클을 타다 = [] 하는 동안에 x 아닌 에 사이클을 타다: 사이클을 타다.덧셈을(x) x = pdif(x, p, b) 돌아오다 사이클을 타다