当前位置:首页 > 初一 > 初一数学
奇妙的草数
来源:人人学教育人人学教育 编辑:King发布日期:2013-07-13 00:00:00
    无穷的自然数的世界里总是藏着许多奥秘,我们在进行各种运算中,偶然会发现一些奇迹,比如进行乘方运算后,会得到这样一些有趣的结果:92¬¬¬¬=81,而8+1=9;83¬¬¬¬=512,而5+1+2=8;74¬¬¬¬=2401,而2+4+0+1=7.从这几个简单的例子中,我们可以看到一个引人注目的现象:一个数幂的数字和等于它本身。像这样的数究竟再有没有了?如果有,到底有多少呢?现在我们就来研究它。
  
  我们先告诉你花朵数的定义,所谓花朵数就是:“一个n位正整数a=a1a2……an,如果a=a1n+a2n+……+ann,则称a为n位花朵数”。类似地,下面我们给出n叶草数的定义:
  
  定义1:设一个正整数a的n次幂为a¬n=a1a2……am,若a=a1+a2+……+am,则称a为n叶草数.
  
  一、一叶草数。由定义我们可以知道,当n=1时,由于1-9各数的一次幂仍然是它本身,故我们把1、2、3、4、5、6、7、8、9通称为一叶草数。显然10以上的数中不存在一叶草数.
  
  二、二叶草数.当n=2时,满足定义的正整数我们称为二叶草数。我们直接看到12=1,可知1是二叶草数。显然1也是n叶草数,因为1n=1。为了对二叶草数作一个全面的考察,我们应用了电子表格,编成程序,计算了2-9999的平方数,我们发现99992=99970001。可见一个四位数的平方数的数字和不可能超过72,而一个两位数的平方数又不可能超过9999,而9999的数字和为36,但20-36中的各数的平方数之和最大为19,故我们只要考察2-19的平方数的变化规律,就可以把二叶草数全部找到。
  
  由22=4→42=16→72=49→132=169→162=256→132=169→……中看出,13与16交替变化,形成一种周期现象,我们称(13,16)这一对数为二叶草圈数。
  
  再由32=9→92=81→92=81→……可知道9为二叶草数。我们由4考察到19,再没有出现新的结果,故二叶草数只有三种情况:1,9,和(13,16)
  
  三、三叶草数:同样,从一个数出发,不断地求其三次幂的数字和,就可以发现三叶草数。例如,23=8→83=512→83=512→……,可知8是三叶草数,33=27→93=729→183=5832→183=5832……,18是三叶草数。但我们不能无休止地考察下去,我们需要作出一些理论性的探讨,才能事半功倍。显然,四位数的三次幂的数字和不超过三位数,三位数的三次幂的数字和必定是两位数,而45-99的立方幂的数字和最大为44,29-44的立方的数字和最大为28,而从1-28进行考察,我们一共发现了6个三叶草数:1、8、17、18、26、27,另外还发现了一个三叶草圈数(19,28)。
  
  四、四叶草数:因为,三位数的四次幂的数字和不超过三位数,而53-99的四次幂的数字和最大为52,44-52的四次方的数字和最大为36,而从1-36进行考察,我们一共发现了6个四叶草数:1、7、22、25、28、36,另外还发现了一个四叶草圈数(18,27)。
  
  五、多叶草数:研究方法完全类似,我们利用电脑,基本上彻底研究了n<10的情形,其结果如下:
  
  1.五叶草数:1、28、35、36、46、(7,22,25,40)、(23,29)、(31,34)。
  
  2.六叶草数:1、18、45、54、64。
  
  3.七叶草数:1、18、27、31、34、43、53、58、68、(38,47)、(44,62)、(46,55)、(56,65)、(36,54,63,72)。
  
  4.八叶草数:1、46、54、63、(31,52,67,70)、(64,73)。
  
  5.九叶草数:1、54、71、81、(35,80)、(73,91,82)、(99,90,45,72)。
  
  随着次数的不断扩大,研究多叶草数的难度将会迅速增大。当我们彻底弄清了1-9各叶草数后,感到10叶以上的草数,即使应用电子表格研究寻找,也十分困难。于是我们在网上发表了一篇《十阿哥,你在那里?》(作者:方春花)的文章,征集电脑专家对此问题的编程探索,一周后,四川李文通过编程获得大量的草数的结论,下面是他得到的10—100叶草数:10叶草数:82,85,94,97,106,117,11叶草数:98,107,108,12叶草数:108,13叶草数:20,40,40,86,103,104,106,107,126,134,135,146,14叶草数:91,118,127,135,154,15叶草数:107,134,136,152,154,172,199,16叶草数:133,142,163,169,181,187,17叶草数:80,80,143,171,216,18叶草数:172,181,19叶草数:80,80,90,90,155,157,171,173,181,189,207,20叶草数:90,90,181,207,21叶草数:90,90,199,225,22叶草数:90,90,169,193,217,225,234,256,23叶草数:234,244,271,24叶草数:252,262,288,25叶草数:140,211,221,236,256,257,261,277,295,296,298,299,337,26叶草数:306,307,316,324,27叶草数:305,307,28叶草数:90,90,160,160,265,292,301,328,29叶草数:305,314,325,332,341,30叶草数:396。
  
  以下是31—100叶草数:(31)170,170,331,338,346,356,364,367,386,387,443;(32)388;(33)170,170,352,359,378,406,422,423;(34)387,412,463;(35)378,388,414,451,477;(36)388,424;(37)414,421,422,433,469,477,485,495;(38)468,469;(39)449,523;(40)250,250,441,468,486,495,502;(41)432;(42)280,280,487,523,531,(43)461,499,508,511,526,532,542,548,572;(44)280,280,523,549,576,603;(45)360,360,503,523,(46)360,360,478,514,522,544,558,574,592;(47)350,350,559,567,575,576,595,603,(48)370,370,513,631;(49)270,270,290,290,340,340,350,350,360,360,533,589,637,648,661;(50)685,(51)666,685,360,360;(52)688,625;(53)683,703,648;(54)667,370,370,603,657;(55)677,683;(56)684,(57)719,370,370,460,460;(58)667,721;(59)693,370,370,440,440,60,694,784,(60)792,793;(61),758,815,833,440,440,490,490;(62),855,865;(63),827,836,846;(64)793,829,871,430,430,(65)818,856,891,928;(66)837,864,927;(67)859,865,866,869,874,926,934,450,450;(68)837;(69)936,962,963,1016,540,540;(70)882,909,540,540;(71)917,991;(72)901,1062;(73)853,882,928,1006,1015;(74)936,1008,1009,1018;(75)964,999,1016,1053,630,630;(76)1044,1075,1093;(77)1061,1062,1088;(78)964,1117,1126,1134;(79)1031,1043,1054,1064,1091,1108,1133,610,610;(80)1044,1071,1134,1144;(81)1062,1196;(82)1048,1111,1134,1231,83,730,1115,1151,1207,730,(84)1188;(85)1051,1103,1165,1183,1277;(86)1134,1225;(87)1187,1216,1224,1232,1278,1288;(88)730,1084,1147,1183,1186,1206,730;(89)1151,1232,1358;(90)1306,1422;(91)720,1208,1233,1253,1258,1261,1278,720;(92)720,1296,1359,720;;(93)810,820,1396,810,820,(94)1285,1287,1303,1327,1332,1339,1341,1444,(95)820,1323,1342,1351,1385,820;(96)1387;;(97)1237,1322,1324,1361,1367,1397,1442;(98)1359;(99)1322,1403,1405,1441;(100)1363,1378,1408,1414,1489,1408,1414,1489,1363,1378。
  
  此外,我们还研究了花草数,它的定义为:
  
  定义2:设一个正整数a的m次幂为a¬m=a1a2……ak,若a=a1n+a2n+……+akn,则称a为m叶n瓣花草数。
  
  草数、花朵数分别是m=1和n=1的花草数。关于m叶n瓣花草数(m>1,n>1),我们只有很少的结果,比如(33,1089,146,21316,51,2601,41,1681,102,10404,33);(74,5476,12615876,175,30625,74)是2叶2瓣花草数:(216,10077696,216);(1684741632,131,2248091,170,4913000,107,1225043,59,205379,168)是2叶3瓣花草数。(130,285610000);(109,141158161)是4叶2瓣花草数。对m叶n瓣花草数(m>1,n>1)的研究,是一个很难探索的问题,这里希望对此感兴趣的朋友作更多的研究。