Jump to content

Транспонируемое целое число

Цифры некоторых конкретных целых чисел циклически переставляются или сдвигаются , когда их умножают на число n . Примеры:

  • 142857 × 3 = 428571 (циклически сдвигается на одну позицию влево)
  • 142857 × 5 = 714285 (циклически сдвигается на одну позицию вправо)
  • 128205 × 4 = 512820 (циклически сдвигается на одну позицию вправо)
  • 076923 × 9 = 692307 (циклически сдвигается на две позиции влево)

Эти конкретные целые числа, известные как транспонируемые целые числа , могут быть, но не всегда, циклическими числами . Характеристика таких чисел может быть выполнена с помощью повторяющихся десятичных дробей (и, следовательно, связанных с ними дробей) или напрямую.

Общие [ править ]

Для любого целого числа, взаимно простого с 10, его обратная величина представляет собой повторяющуюся десятичную дробь без каких-либо неповторяющихся цифр. Например 1 143 = 0. 006993 006993 006993 ...

Хотя выражение одной серии с бороздкой наверху является адекватным, цель приведенного выше выражения состоит в том, чтобы показать, что шесть циклических перестановок 006993 могут быть получены из этой повторяющейся десятичной дроби, если мы выберем шесть последовательных цифр из повторяющейся десятичной дроби, начиная с разных цифры.

Это показывает, что циклические перестановки каким-то образом связаны с повторяющимися десятичными дробями и соответствующими им дробями.

Наибольший общий делитель (НОД) между любой циклической перестановкой m -значного целого числа и 10. м − 1 является постоянным. Выраженный в виде формулы,

где N представляет собой m -значное целое число; и N c — любая циклическая перестановка N .

Например,

   gcd(091575, 999999) = gcd(32×52×11×37, 33×7×11×13×37)
                       = 3663
                       = gcd(915750, 999999)
                       = gcd(157509, 999999)
                       = gcd(575091, 999999)
                       = gcd(750915, 999999)
                       = gcd(509157, 999999)

Если N представляет собой m -значное целое число, число N c , полученное путем циклического сдвига N влево, может быть получено из:

где d — первая цифра числа N , а m — количество цифр.

Это объясняет приведенный выше общий НОД, и это явление справедливо для любой базы, если 10 заменить на b , базу.

Таким образом, циклические перестановки связаны с повторяющимися десятичными дробями, соответствующими дробями и делителями 10. м −1. Например, дроби, связанные с вышеуказанными циклическими перестановками, таковы:

  • 091575 999999 , 915750 999999 , 157509 999999 , 575091 999999 , 750915 999999 и 509157 999999 .

Сведенные к наименьшим значениям с использованием общего НОД, они таковы:

  • 25 273 , 250 273 , 43 273 , 157 273 , 205/273 и 139 273 .

То есть эти дроби, выраженные в наименьшей степени , имеют одинаковый знаменатель. Это справедливо для циклических перестановок любого целого числа.

Метод дроби [ править ]

Интегральный множитель [ править ]

Целочисленный множитель означает, что множитель n является целым числом:

  1. Целое число X циклически сдвигается вправо на k позиций при умножении на целое число n . X — это повторяющиеся цифры 1 F , причем F представляет собой F 0 = n 10 к − 1 ( F 0 взаимно просто с 10) или множитель F 0 ; исключая любые значения F , не превышающие n .
  2. Целочисленный X сдвиг влево циклически на k позиций при умножении на целое число n . X — это повторяющиеся цифры 1 F , причем F равно F 0 = 10 к - n или коэффициент F 0 ; исключая любые значения F , которые не больше n и не являются взаимно простыми с 10.

Необходимо, чтобы F было взаимно простым с 10, чтобы 1 F — повторяющаяся десятичная дробь без предшествующих неповторяющихся цифр (см. несколько разделов « Повторяющаяся десятичная дробь» ). Если есть цифры не в точке, то соответствующего решения нет.

Для этих двух случаев числа, кратные X , то есть ( j X ), также являются решениями при условии, что целое число i удовлетворяет условию n j F < 1. Чаще всего удобно выбирать наименьшее F, соответствующее приведенному выше. Решения можно выразить формулой:

где p — длина периода 1 Ф ; и F является множителем F 0, взаимно простым с 10.
Например, F 0 = 1260 = 2 2 × 3 2 × 5 × 7. Множители, исключающие 2 и 5, складываются в F = 3 2 × 7 = 63. Альтернативно вычеркните все конечные нули от 1260 до 126, а затем итеративно разделите его на 2 (или 5), пока частное не перестанет делиться на 2 (или 5). Результат также F = 63.

Чтобы исключить из решений целые числа, начинающиеся с нулей, выберите целое число j такое, что j F > 1 10 , т.е. j > F 10 .

Не существует решения, когда n > F .

Дробный множитель [ править ]

Целочисленный X сдвиг влево циклически на k позиций при его умножении на дробь п с . X — это повторяющиеся цифры s F , причем F представляет собой F 0 = s 10 к - n или коэффициент F 0 ; и F должно быть взаимно простым с 10.

В этом третьем случае кратные X , то есть ( j X ), снова являются решениями, но условие, которое должно быть выполнено для целого числа j, состоит в том, что n j F < 1. Опять же удобно выбрать наименьшее F , соответствующее приведенному выше.

Решения можно выразить формулой:

где p определяется аналогично; и F становится взаимно простым с 10 тем же процессом, что и раньше.

Чтобы исключить из решений целые числа, начинающиеся с нулей, выберите целое число j такое, что j s F > 1 10 , т.е. j > F 10 s .

Опять же, если j s F > 1, решения нет.

Прямое представительство [ править ]

Подход прямой алгебры к вышеуказанным случаям интегрального множителя приводит к следующей формуле:

  1. где m — количество цифр X , а D k -значное число, сдвинутое от нижнего конца X к верхнему концу n X , удовлетворяет D < 10 к .
    Если числа не должны иметь ведущих нулей, то n 10 к - 1 Д.
  2. где m — количество цифр X , а D k -значное число, сдвинутое от верхнего конца X к нижнему концу n X , удовлетворяет:
    1. и 10-часть (произведение членов, соответствующих простым числам 2 и 5 факторизации ) из 10 к n делит D.
      Десятая часть целого числа t часто сокращается
    Если числа не должны иметь ведущих нулей, то 10 к - 1 Д.

Циклическая перестановка путем умножения [ править ]

Длинное деление 1 на 7 дает:

        0.142857...
    7 ) 1.000000
         .7
          3
          28
           2
           14
            6
            56
             4
             35
              5
              49
               1

На последнем шаге в качестве остатка снова появляется 1. Циклические остатки: {1, 3, 2, 6, 4, 5}. Перепишем частное с соответствующими делимыми/остатками над ними на всех шагах:

    Dividend/Remainders    1 3 2 6 4 5
    Quotients              1 4 2 8 5 7

а также обратите внимание, что:

  • 1 7 = 0.142857...
  • 3 7 = 0.428571...
  • 2 7 = 0.285714...
  • 6 7 = 0.857142...
  • 4 7 = 0.571428...
  • 5 7 = 0.714285...

Таким образом, наблюдая за остатками на каждом шаге, мы можем выполнить желаемую циклическую перестановку путем умножения. Например,

  • Целое число 142857, соответствующее остатку 1, превращается в 428571 при умножении на 3, соответствующий остаток последнего.
  • Целое число 142857, соответствующее остатку 1, превращается в 857142 при умножении на 6, соответствующий остаток последнего.
  • Целое число 857142, соответствующее остатку 6, превращается в 571428 при умножении на 5 6 ; т.е. разделить на 6 и умножить на 5, соответствующий остаток последнего.

Таким образом может быть выполнен циклический сдвиг влево или вправо на любое количество позиций.

Что менее важно, этот метод можно применить к любому целому числу для циклического сдвига вправо или влево на любое заданное количество позиций по следующей причине:

  • Каждую повторяющуюся десятичную дробь можно выразить как рациональное число (дробь).
  • Каждое целое число, добавленное с десятичной точкой впереди и объединенное само с собой бесконечное количество раз, может быть преобразовано в дробь, например, мы можем преобразовать 123456 таким образом в 0,123456123456..., что, таким образом, может быть преобразовано в дробь. 123456 999999 . Эту дробь можно еще упростить, но здесь мы этого делать не будем.
  • Чтобы переставить целое число 123456 в 234561, все, что нужно сделать, это умножить 123456 на 234561 123456 . Это похоже на мошенничество, но если 234561/123456 целое число ( в данном случае это не так), миссия выполнена.

Доказательство формулы для циклического сдвига вправо [ править ]

Целое число X циклически сдвигается вправо на k позиций, когда оно умножается на целое число n . Докажите его формулу.

Доказательство

Сначала осознайте, что X — это повторяющиеся цифры повторяющейся десятичной дроби , которая всегда имеет циклическое поведение при умножении. Тогда целое число X и его кратное n X будут иметь следующую связь:

  1. Целое число X — это повторяющиеся цифры дроби. 1 F , скажем, d p d p-1 ...d 3 d 2 d 1 , где d p , d p-1 , ..., d 3 , d 2 и d 1 каждый представляет цифру, а p - это цифра. количество цифр.
  2. Таким образом, кратное n X представляет собой повторяющиеся цифры дроби. n F , скажем, d k d k-1 ...d 3 d 2 d 1 d p d p-1 ...d k+2 d k+1 , представляя результаты после циклического сдвига вправо на k позиций.
  3. F должно быть взаимно простым с 10, чтобы при 1 F выражается в десятичной дроби, нет предшествующих неповторяющихся цифр, в противном случае повторяющаяся десятичная дробь не обладает циклическим поведением при умножении.
  4. Если первый остаток принимается равным n, то 1 будет ( k + 1)-м остатком в длинном делении для n F , чтобы произошла эта циклическая перестановка.
  5. Для того, чтобы n × 10 к = 1 (mod F ), то F должно быть либо F 0 = ( n × 10 к - 1), или коэффициент F 0 ; но исключая любые значения не более n и любые значения, имеющие нетривиальный общий делитель с 10, как указано выше.

Это завершает доказательство.

сдвига влево для циклического Доказательство формулы

Целое число X циклически сдвигается влево на k позиций при умножении на целое число n . Докажите его формулу.

Доказательство

Сначала осознайте, что X — это повторяющиеся цифры повторяющейся десятичной дроби , которая всегда имеет циклическое поведение при умножении. Тогда целое число X и его кратное n X будут иметь следующую связь:

  1. Целое число X — это повторяющиеся цифры дроби. 1 F , скажем, d p d p-1 ...d 3 d 2 d 1 .
  2. Таким образом, кратное n X представляет собой повторяющиеся цифры дроби. n F , скажем , d p-k d p-k-1 ... d 3 d 2 d 1 d p d p-1 ... d p-k+1 ,

который представляет результаты после циклического сдвига влево на k позиций.

  1. F должно быть взаимно простым с 10, чтобы 1 F не имеет предшествующих неповторяющихся цифр, иначе повторяющаяся десятичная дробь не обладает циклическим поведением при умножении.
  2. Если первый остаток принимается равным 1, то n должно быть ( k + 1)-м остатком в длинном делении для 1 F , чтобы произошла эта циклическая перестановка.
  3. Для того, чтобы 1 × 10 к = n (режим F ), то F должно быть либо F 0 = (10 к - n ), или коэффициент F 0 ; но исключая любое значение, не превышающее n , и любое значение, имеющее нетривиальный общий делитель с 10, как указано выше.

Это завершает доказательство. Доказательство для нецелого множителя, такого как n s может быть получено аналогичным способом и здесь не описано.

Циклическое смещение целого числа [ править ]

Перестановки могут быть:

  • Циклический сдвиг вправо на одну позицию ( паразитные числа );
  • Циклическое смещение вправо на двойные позиции;
  • Циклический сдвиг вправо на любое количество позиций;
  • Циклическое смещение влево на одну позицию;
  • Сдвиг влево циклически на двойные позиции; и
  • Циклический сдвиг влево на любое количество позиций

Паразитические числа [ править ]

Когда паразитное число умножается на n, оно не только демонстрирует циклическое поведение, но и перестановка такова, что последняя цифра паразитного числа теперь становится первой цифрой кратного. Например, 102564 x 4 = 410256. Обратите внимание, что 102564 — это повторяющиеся цифры числа. 4 39 и 410256 повторяющиеся цифры 16 39 .

Циклическое смещение вправо на двойные позиции [ править ]

Целое число X циклически сдвигается вправо на двойные позиции, когда оно умножается на целое число n . X — это повторяющиеся цифры 1 F , при этом F = n × 10 2 - 1; или его фактор; но исключая значения, для которых 1 F имеет длину периода, делящую 2 (или, что то же самое, меньше 3); и F должно быть взаимно простым с 10.

Чаще всего удобно выбирать наименьшую F , подходящую к вышеперечисленному.

Сводка результатов [ править ]

Следующее умножение перемещает последние две цифры каждого исходного целого числа к первым двум цифрам и сдвигает все остальные цифры вправо:

Умножить n Решение Представлено Другие решения
2 0050251256 2814070351 7587939698 4924623115 5778894472 3618090452 2613065326 6331658291 4572864321 608040201 1 199 х 2 = 2 199

период = 99 т.е. 99 ​​повторяющихся цифр.

2 199 , 3 199 , ..., 99 199
3 0033444816 0535117056 8561872909 6989966555 1839464882 9431438127 090301 1 299 х 3 = 3 299

период = 66

299 = 13×23

2 299 , 3 299 , ..., 99 299

некоторые особые случаи показаны ниже

3 076923 1 13 х 3 = 3 13

период = 6

2 13 , 3 13 , 4 13
3 0434782608 6956521739 13 1 23 х 3 = 3 23

период = 22

2 23 , 3 23 , ..., 7 23
4 0025062656 64160401 1 399 х 4 = 4 399

период = 18

399 = 3×7×19

2 399 , 3 399 , ..., 99 399

некоторые особые случаи показаны ниже

4 142857 1 7 х 4 = 4 7

период = 6

-
4 0526315789 47368421 1 19 х 4 = 4 19

период = 18

2 19 , 3 19 , 4 19
5 ( циклическое число с периодом 498) 1 499 х 5 = 5 499

499 – это полная страховая премия.

2 499 , 3 499 , ..., 99 499

Обратите внимание, что:

Есть много других возможностей.

Циклический сдвиг влево на одну позицию [ править ]

Задача: Целочисленный сдвиг X циклически влево на одну позицию при умножении на 3. Найти X .

Решение: Сначала осознайте, что X — это повторяющиеся цифры повторяющейся десятичной дроби , которая всегда имеет интересное циклическое поведение при умножении. Тогда целое число X и его кратное будут иметь следующую связь:

  • Целое число X — это повторяющиеся цифры дроби. 1 F , скажем ab*** .
  • Таким образом, кратное — это повторяющиеся цифры дроби. 3 F , скажем, б***а .
  • Чтобы эта циклическая перестановка имела место, тогда 3 должно быть следующим остатком в длинном делении для 1 Ф. ​Таким образом, F должно быть 7, поскольку 1 × 10 ÷ 7 дает остаток 3.

Это дает такие результаты:

X = повторяющиеся цифры 1 7
=142857, и
кратное = 142857 × 3 = 428571, повторяющиеся цифры 3 7

Другое решение представлено 2 7 х 3 = 6 7 :

  • 285714 х 3 = 857142

Других решений нет [1] потому что:

  • Целое число n должно быть последующим остатком при длинном делении дроби. 1 Ф. ​Учитывая, что n = 10 - F и F взаимно просто с 10, для того чтобы 1 F — повторяющаяся десятичная дробь, тогда n должно быть меньше 10.
  • Для n = 2 F должно быть 10 - 2 = 8. Однако 1 8 не образует повторяющуюся десятичную дробь, аналогично n = 5.
  • Для n = 7 F должно быть 10 - 7 = 3. Однако 7 > 3 и 7/3 > = 2,333 1 и не соответствует цели.
  • Аналогично не существует решения для любого другого целого числа n меньше 10, кроме n = 3.

Однако, если множитель не ограничен целым числом (хотя и некрасиво), существует множество других решений этого метода. Например, если целое число X циклически сдвигается вправо на одну позицию при его умножении на 3 2 , то 3 будет следующим остатком после 2 при длинном делении дроби. 2 Ф. ​Отсюда следует, что F = 2 x 10 - 3 = 17, что дает X как повторяющиеся цифры числа. 2/17 , то есть 1176470588235294 , а его кратное число 1764705882352941.

Ниже суммированы некоторые результаты, полученные таким образом:

Множитель n s Решение Представлено Другие решения
1 2 105263157894736842 2 19 × 1 2 = 1 19

2- паразитное число

Другие 2-паразитические числа:

4 19 , 6 19 , 8 19 , 10 19 , 12 19 , 14 19 , 16 19 , 18 19

3 2 1176470588235294 2 17 × 3 2 = 3 17 4 17 , 6 17 , 8 17 , 10 17
7 2 153846 2 13 × 7 2 = 7 13 -
9 2 18 2 11 × 9 2 = 9 11 -
7 3 1304347826086956521739 3 23 × 7 3 = 7 23 6 23 , 9 23 , 12 23 , 15 23 , 18 23 , 21 23
19 4 190476 4 21 × 19 4 = 19 21 -

Циклический сдвиг влево на двойные позиции [ править ]

Целочисленный сдвиг X циклически влево на двойные позиции при умножении на целое число n . X — это повторяющиеся цифры 1 F , при этом F равно R = 10 2 - n или коэффициент R ; исключая значения F, для которых 1 F имеет длину периода, делящую 2 (или, что то же самое, меньше 3); и F должно быть взаимно простым с 10.

Чаще всего удобно выбирать наименьшую F , подходящую к вышеперечисленному.

Сводка результатов [ править ]

Ниже суммированы некоторые результаты, полученные таким образом, когда пробелы между цифрами делят цифры на группы по 10 цифр:

Умножить n Решение Представлено Другие решения
2 142857 1 7 × 2 = 2 7 2 7 , 3 7
3 0103092783 5051546391 7525773195 8762886597 9381443298 9690721649 4845360824 7422680412 3711340206 185567 1 97 х 3 = 3 97 2 97 , 3 97 , 4 97 , 5 97 , ...., 31 97 , 32 97
4 Нет решения - -
5 0526315789 47368421 1 19 х 5 = 5 19 2 19 , 3 19
6 0212765957 4468085106 3829787234 0425531914 893617 1 47 х 6 = 6 47 2 47 , 3 47 , 4 47 , 5 47 , 6 47 , 7 47
7 0322580645 16129 1 31 х 7 = 7 31 2 31 , 3 31 , 4 31

1 93 , 2 93 , 4 93 , 5 93 , 7 93 , 8 93 , 10 93 , 11 93 , 13 93

8 0434782608 6956521739 13 1 23 х 8 = 8 23 2 23
9 076923 1 13 х 9 = 9 13 1 91 , 2 91 , 3 91 , 4 91 , 5 91 , 6 91 , 8 91 , 9 91 , 10 91
10 Нет решения - -
11 0112359550 5617977528 0898876404 4943820224 7191 1 89 х 11 = 11 89 2 89 , 3 89 , 4 89 , 5 89 , 6 89 , 7 89 , 8 89
12 Нет решения - -
13 0344827586 2068965517 24137931 1 29 х 13 = 13 29 2 29

1 87 , 2 87 , 4 87 , 5 87 , 6 87

14 0232558139 5348837209 3 1 43 х 14 = 14 43 2 43 , 3 43
15 0588235294 117647 1 17 х 15 = 15 17 -

Другие базы [ править ]

В двенадцатеричной системе переносимые целые числа: (используя перевернутые два и три для десяти и одиннадцати соответственно)

Умножить n Наименьшее решение, такое, что при умножении последняя цифра перемещается влево. Цифры Представлено Наименьшее решение, такое, что при умножении первая цифра сдвигается вправо. Цифры Представлено
2 06316948421 Э 1 х 2 = 2 2497 4 1 5 х 2 = 2 5
3 2497 4 1 5 х 3 = 3 5 нет решения
4 0309236Бр8820 61647195441 1 х 4 = 4 нет решения
5 025355ВУ94330 73В458409919 Е7151 25 1 х 5 = 5 186Б35 6 1 7 х 5 = 5 7
6 020408142854 BO997732650Vo1 83469163061 1 х 6 = 6 нет решения
7 01899E864406 E33Fuu1542391 374594930525 5E171 35 1 х 7 = 7 нет решения
8 076Ɛ45 6 1 17 х 8 = 8 17 нет решения
9 014196486344 59E9384E26E5 33040547216ВУ 1155E3E12978 BJ3991 45 1 х 9 = 9 нет решения
08579214E364 29Eo7 14 1 15 х ᘔ = 15 нет решения
Э 011235930336 БО53909БО873А3 25819А997505 5А54БО3145БО42 694157078404 491А1 55 1 𝒔 х 𝐸 = Ɛ ᘔƐ нет решения

Обратите внимание, что задача «Циклический сдвиг влево на одну позицию» не имеет решения для множителя меньше 12, кроме 2 и 5, та же задача в десятичной системе не имеет решения для множителя меньше 10, кроме 3.

Примечания [ править ]

  1. ^ П. Ю, k-переносимые вправо целые числа, глава 18.1 «Развлекательная математика»

Ссылки [ править ]

  • П. Ю, k-перемещаемые вправо целые числа, k-перемещаемые влево целые числа. Глава 18.1, 18.2, стр. 168/360 в «Рекреационная математика», https://web.archive.org/web/20090901180500/http:/ /math.fau.edu/Yiu/RecreationalMathematics2003.pdf
  • К.А. Пиковер , Чудеса чисел , глава 28, Oxford University Press UK, 2000.
  • Слоан, Нью-Джерси (ред.). «Последовательность A092697 (Для 1 <= n <= 9, a(n) = наименьшее число m такое, что произведение n*m получается простым сдвигом самой правой цифры m в левый конец)» . Электронная энциклопедия целочисленных последовательностей . Фонд ОЭИС.
  • Гарднер, Мартин. Математический цирк: больше головоломок, игр, парадоксов и других математических развлечений от Scientific American. Нью-Йорк: Математическая ассоциация Америки, 1979. стр. 111–122.
  • Кальман, Дэн; «Дроби с цикличным набором цифр», Журнал College Mathematics Journal, Vol. 27, № 2. (Март 1996 г.), стр. 109–115.
  • Лесли, Джон. «Философия арифметики: демонстрация прогрессивного взгляда на теорию и практику…» , Лонгман, Херст, Рис, Орм и Браун, 1820 г., ISBN   1-4020-1546-1
  • Уэллс, Дэвид ; « Словарь любопытных и интересных чисел Penguin » , Penguin Press. ISBN   0-14-008029-5
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: bd67b80ee3d98edf72dbff70308fe1a2__1708726980
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/bd/a2/bd67b80ee3d98edf72dbff70308fe1a2.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Transposable integer - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)