42,一点都不乏味

2024-04-27 07:18
文章标签 42 一点 乏味

本文主要是介绍42,一点都不乏味,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!


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近日,数学家终于谱写出了 42 的三个整数的立方和。 这解决了一个已经被考虑了 65 年的问题,42 已经不是最孤单的数字了。

其实,42一点都不乏味!

好吧,虽然这早已不是秘密了。

这个数在道格拉斯·亚当斯的《银河系搭车客指南》里很重要,它是“关于生命、宇宙以及一切之终极问题”的答案。这 一发现马上产生了一个新问题:什么才是真正的关于生命、宇宙和所有一切之终极问题?亚当斯说,他选择这个数是因为,他快速地问了一圈朋友们,大家都认为  640? 是最乏味的。

在此,我想保护 640? 不受这样的诽谤。就数学意义而言,640? 毫无疑问无法和 640?640?,甚至是 640? 相提并论。然而,它也并不是完全无趣的。640? 是普洛尼克数、卡塔兰数,也是最小的魔方幻方常数。当然,它还有一些其他特点。

▌普洛尼克数

所谓普洛尼克数(也叫长方形数、矩形数或 heteromecic 数)是指两个连续整数的积,因此它的形式是 640? 。当 640? 时,我们可以得到 640?。由于第 640? 个三角形数是 640? ,所以普洛尼克数是三角形数的 640? 倍。它还是前 640? 个偶数之和。数量是普洛尼克数的点可以排列成一个矩形,这种矩形的一条边比另一条边大 640?(图 171)。


640?

图 171 前 6 个普洛尼克数。阴影部分表示它们为什么是三角形数的 2 倍

这里有一个关于高斯的故事,在他还很年轻的时候,被老师要求完成一个一般形式的问题

640?

很快发现,如果相同的和式以递减的顺序写出来,即

640?

其相应的数对之和都等于640?。因为有  640? 对这样的数对,所以它们的总和为 640?,这是一个普洛尼克数。老师提出的问题的答案是这个数的一半,即 640?。然而,我们实际上并不知道高斯的老师在课上提出的问题到底是什么,它有可能更难。如果是这样的话,那么高斯就更聪明了。

▌第  640? 个卡塔兰数
卡塔兰数出现在许多不同的组合问题里,所谓组合问题是指对各种数学任务的完成方法进行计数。这个问题可以追溯到欧拉,他计数了一个多边形可以分割成多少种顶点相接的三角形。后来,欧仁·卡塔兰发现了这类问题和代数之间的联系:在加法或乘法算式里插入括号的方法有多少种。我很快就会做解释,但首先让我先介绍一下这类数。
对 n = 0, 1, 2,…而言,前几个卡塔兰数 Cn 

640?

利用阶乘可以得到如下公式:

640?

当  640? 比较大时,它还有一个很好的近似公式:
640?

这又是一个在看似和圆或球体无关的问题里出现了 640? 的例子。

640? 是把正  640? 边形分割成三角形的不同方法的数量(图 172)。

640?

图 172 把六边形分割成三角形的 14 种方法

它也是生成有 640? 片叶子的二叉树的数量。二叉树源于一个根节点, 然后从这个节点开始向两边分枝。每个分枝都以点或叶子结束。每个点必须继续分出两枝(图 173)。


640?图 173 5 棵有 4 片叶子二叉树

如果你觉得这个想法有点难懂,那么它和代数还有一个更直接的联系——计算在加法或乘法算式中插入括号的方法的总数,例如对 abcd 而言, 有C5 种可能:

640?

一般而言,640? 个符号有 640? 种插入括号的方法。为了搞明白其中的联系, 我们可以把这些符号顺次填在树的叶子上。如果一对叶子有相同的节点,

那么就插入括号。如图 174 所示,我们先从左往右把 640? 片叶子标上 640?640?640?640?。然后,从下往上在连接 640? 和 640? 的节点旁标记 640?。它上面的节点连接了 640? 和标记为 640?的节点,因此新的节点对应于 640?。最后,顶上的节点连接了 640? 和 640?,因此,它是 640?


640?

图 174 把二叉有根树转化成代数

许多其他的组合问题也会出现卡塔兰数;以上是最容易描述的一小部分。

▌魔方

一个 640? 魔方的幻方常数是 640?。这样的魔方包含了 640? 每个数各一次,平行于棱边的每行或经过中心的对角线中的数之和是相等的——这个和被称为幻方常数。所有 640? 个数之和是 640?。这些数可以被分成 640?组不相交的三元组,而每个三元组相加后可以得到幻方常数,因此幻方常数必须是 640?

这样的排列是存在的,图 175 就是一个例子。


640?

图 175  640? 魔方的连续三层

▌其他特点

1.  640? 是分拆  640? 的不同方法的数量,拆分需按自然顺序把数写成整数之和。
2.  640? 是第二个楔形数,所谓楔形数是指  640? 个不同质数之积。在这里 ,640?
3.  640? 是第三个  640? 边形数,它和三角形数类似,但基于的是正  640? 边形。
4.  640? 是超级多重完全数:除数之和的除数之和(包括  640?) ,这样重复  640? 次之后的数字等于自己。
5.在一段时期内,640? 是已知最好的  640? 的无理性度量值,即精确量化  640? 有多“无理”的一种方法。特别是库尔特·马勒在 1953 年证明了对任意有理数p/q 而言,有
640?
不过,V. 卡·萨利科夫在 2008 年将 640? 修订成 640?, 因此 640? 在这里又变回了无趣。
6. 640? 是第三个本原伪完全数。所谓本原伪完全数需满足条件:
640?
其中  640? 是可以整除  640? 的不同质数。前几个本原伪完全数分别是
640?
7.  640? 是这样的一种 640?, 存在小于  640? 的  640? 个不同正整数 640?640?640?640?, 且 640?640? 和  640? 全都可以整除 640?。 它是仅有的已知具有这种性质的数,但人们尚不知道是否还存在其他这样的数。
8. 640? 是被证明的香肠猜想里的最小维度(见第 56 章)。不过,人们猜想命题在大于等于  640? 维时都成立,因此,640? 在这里的意义依赖于当下掌握的知识。
看到了吗?  640? 一点都不乏味!
更多 42 的故事,请关注《不可思议的数》。

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斯图尔特教授继

《数学万花筒》之后的又一力作
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作者:Ian Stewart

译者: 何生 

书中介绍了各种各样的数:从常见的自然数 0 至 10 到负数,从“简单”的有理数到复杂多变的有理数和无理数;从已知最大的质数到最小的无穷大。每个数都有它自己的故事,而围绕着这些数,作者不但讲述了每个数背后的历史,更拓展出众多有趣的数学问题,让这些数成为带读者进入神奇数学世界的“引路人”。

本文转载自:遇见数学

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这篇关于42,一点都不乏味的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



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