雷劈數

雷劈數

雷劈數,定義為:若正整數X(在n進位下)的平方可以分割為二個數字,而這二個數字相加後恰等於X,那么X的平方就是(n進位下的)一個雷劈數,又稱卡布列克數。例如55^2=3025,而30+25=55,那么3025就是一個雷劈數。

基本信息

發現

印度數學家卡普列加(Dattaraya Ramchandra Kaprekar, 1905 - 1986)在一次旅行中,遇到猛烈的暴風雨,他看到路邊一塊牌子被劈成了兩半,一半上寫著30,另一半寫著25。這時,他忽然發現30+25=55,55^2=3025,把劈成兩半的數加起來,再平方,正好是原來的數字。從此他就專門蒐集這類數字。

按照第一個發現者的名字,這種怪數被命名為“卡普列加數”或“雷劈數”或“卡布列克怪數”,也叫“分和累乘再現數”。

卡氏數可以指平方後的數,亦可指平方前的數,常常不加區分。

求法

人們容易找到其他的數也具有這樣的性質。例如,易知2025具有該性質:20+25=45,45^2=2025。

求雷劈數的方法很多,從初等數學到高等數學,應有盡有。以下是兩種最簡單的辦法(以兩位數+兩位數為例):

方法一

設該數的前兩位為x,後兩位為y,根據定義,有

(x + y)^2 = 100x + y

即 x^2 + 2(y - 50)x + y^2 - y = 0。

該方程的判別式D=4(2500 - 99y)必須是完全平方數,而y本身也必須是平方數的尾數,故可求得y等於1或25,從而求得四個結果2025,3025,9801和0001(捨去)。

方法二

同樣設該數的前兩位為x,後兩位為y。於是有

(x + y)^2 = 100x + y = x + y + 99x

(x + y)(x + y - 1) = 99x

從而看出x + y與x + y - 1中有一個是9的倍數,另一個是11的倍數(當然依照位數不同,也可能是別的因數),從而找出候補者44,55和99。下略。

用以上方法,亦可找到其他位數的雷劈數,如7777^2 = 60481729;6048 + 1729 = 7777。目前最小的雷劈數是81

簡單性質

一般而言,考察雷劈數時,一般不考慮分割後的一部分全部為0的情況(如10+0)。亦不考慮由0開始的數字(如0+1)。

最小的奇雷劈數是81:8+1=9 9² = 81。

最小的雷劈偶數是100:10+0=10 10²=100

如果M^2是雷劈數,那么(10...0 - M)^2也是雷劈數.證明:

設M^2是雷劈數,可以分割成x和y兩部分,且M=x+y,y為n位數,則

M^2=10^n*x+y(雷劈數定理)

然而

(10^n-M)^2

=10^(2n)-2M*10^n+M^2

=10^(2n)-2M*10^n+10^n*x+y

=10^(2n)-2M*10^n+10^n*(M-y)+y

=10^n*(10^n-M-y)+y

同樣滿足雷劈數方程。

在二進制下,所有的完全數都是卡布列克數(同雷劈數)。

雷劈數表

以下用x|y表示一個平方數N可以分割為x和y兩部分,(x + y)^2 = N。

y是一位數:10x + y = (x + y)^2

N=0|0, 10|0, 0|1, 8|1

有意義的數只有9^2 = 81。

y是兩位數:100x + y = (x + y)^2

0^2 = 0|00, 100^2 = 100|00

45^2 = 20|25, 55^2 = 30|25

99^2 = 98|01, 1^2 = 0|01

其中有意義的數是45^2=2025, 55^2=3025。

0|0...0, 0|0...1, 10...0|0...0這三種屬於平凡解,下略。

根據上節的性質,雷劈數必然成對存在;但9..98|0...01是比較特殊的一類,與其成對的0|0...1屬於平凡解。

y是三位數:1000x + y = (x + y)^2

297^2 = 88|209

703^2 = 494|209

999^2 = 998|001

y是四位數:10000x + y = (x + y)^2

2223^2 = 494|1729

7777^2 = 6048|1729

2728^2 = 744|1984

7272^2 = 5288|1984

4950^2 = 2450|2500

5050^2 = 2550|2500

9999^2 = 9998|0001

4879^2 = 238|04641

y是五位數:100000x + y = (x + y)^2

95121^2 = 90480|04641

82656^2 = 68320|14336

17344^2 = 3008|14336

77778^2 = 60494|17284

22222^2 = 4938|17284

99999^2 = 99998|00001

y是六位數:1000000x + y = (x + y)^2

994708^2 = 989444|005264, 5292^2 = 28|005264

961038^2 = 923594|037444, 38962^2 = 1518|037444

857143^2 = 734694|122449, 142857^2 = 20408|122449

851851^2 = 725650|126201, 148149^2 = 21948|126201

818181^2 = 669420|148761, 181819^2 = 33058|148761

812890^2 = 660790|152100, 187110^2 = 35010|152100

791505^2 = 626480|165025, 208495^2 = 43470|165025

681318^2 = 464194|217124, 318682^2 = 101558|217124

670033^2 = 448944|221089, 329967^2 = 108878|221089

648648^2 = 420744|227904, 351352^2 = 123448|227904

643357^2 = 413908|229449, 356643^2 = 127194|229449

609687^2 = 371718|237969, 390313^2 = 152344|237969

538461^2 = 289940|248521, 461539^2 = 213018|248521

533170^2 = 284270|248900, 466830^2 = 217930|248900

500500^2 = 250500|250000, 499500^2 = 249500|250000

999999^2 = 999998|000001

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