空手一方客

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完全数

(2006-02-20 01:16:25) 下一个
如果一个自然数等于除它自身以外的各个正因子之和,则这个数叫做完全数(Perfect numbers).

  在自然数里,到底有多少完全数呢?
  6=1+2+3,
  28=1+2+4+7+14,
  496=1+2+4+8+16+31+62+124+248,
  8128=1+2+4+8+16+32+64+127+254+508+1016+2032+4064.

  完全数不多,前八千多个正整数才4个! 物以稀为贵,完全数稀罕.
在1到40000000这么多数里,只有七个完全数,它们是:6,28,496,8128,130816,2096128,33550336.

  从第四个完全数8128到第七个完全数33550336的发现经过一千多年,这是因为第七个完全数要比第四个完全数大了4100多倍.这可能是历经一千多年才艰难跨出一步的原因.用完满来形容6,28,496,…这一类数很恰当.这种数一方面表现在它稀罕、奇妙,

1). 完全数表现在它的完满,各因数的和不多不少正好等于它自己.
2). 完全数还有一鲜为人知的有趣事实:
π数值取小数点后3位相加恰是第一个完全数6( =1+4+1),
π数值取小数点后7位相加正好等于第2个完全数 28( = 1+4+1+5+9+2+6).
居然能有如此的联系,难道不足以令人惊讶吗?

完全数还具有以下的有趣事实:
3).所有已知的完全数,除6以外,其数字和均为1.也就是说,它们的数字反复相加的最终结果等于1.
  例如: 496
  4+9+6=19,1+9=10,1+0=1.

4). 所以完全数都可以表示为2的一些连续整数次幂之和, ( )为整数次幂. 如:
  6=2(1)+2(2),
  28=2(2)+2(3)+2(4),
  496=2(4)+2(5)+2(6)+2(7)+2(8),
  8128=26+27+28+…+212,
  33550336=212+213+214+…+224.

5). 除了6以外,其他完全数可表示为连续奇数的三次方之和,( )为整数次幂.如:
  28=1(3)+3(3),
  496=1(3)+3(3)+5(3)+7(3),
  8128=1(3)+3(3)+5(3)+…+15(3),
  33550336=1(3)+3(3)+5(3)+…+125(3)+…+127(3).
  如此完美的模式,难怪完全数如此的迷人,具有魅力,因此,完全数是极美的数.

6).迄今为止,发现的完全数都是偶数,还没有发现一个奇完全数,但也没有证明奇完全数不存在.

7). 迄今为止,发现的完全数都具有以下的形式:
  N=2n-1(2n-1)(其中n与2n-1都是素数).

  事实上,在欧几里得《几何原本》卷九中的最后一个定理,就是关于完全数的,它陈述如下:
  “如果2n-1是一个素数,则2n-1(2n-1)是一个完全数.”
  对于n=2,我们得到完全数6.对于n=4,由于24-1不是素数,所以结果不会产生一个完全数,对完全数的探索,古往今来始终困扰着数学家.

  直到现在还没有人发现一个奇完全数,也没有一个人能够证明奇完全数不存在(这是数论中著名的未解决的问题之一.)

人们认为欧几里得定理的逆命题(“每个完全数有2n-1(2n-1)的形式,这里2n-1是一个素数”)可能成立,但至今没有人能够证明.
瑞士数学家欧拉(Leonard Euler , 1707-1783)证明了所有偶完全数都应当有这样的形式.对完全数的探索一直持续到今天.

  今天,人们借助于计算机找到了当n=521,607,1279,2203,2281,3217,7090,4253,4423时相应的完全数.
此外,n=9689,9941,11213,19937时也给出了完全数.
你能想像这些完全数有多大. 倒如,1963年,伊利诺斯大学发现了对于n=11213时的完全数,它包含6751个数字,有22425个因子.
至1998年2月,人们知道的完全数共37个.最后一个完全数相应的n=3021377.

  寻找这种数那么难,却还是有人去寻找,到现在为止也还只发现了37个.为什么去寻找呢?
是因为这种数在现实生活中有什么特别的用途吗?目前确实还没有发现.
是它的奇异和美丽吸引了许多的人.
完全数还有着许多其他的特殊性质.
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