196是利克瑞爾數嗎?

數學的啟示常常體現在由簡單真理激發出的想象力的湧現。從咖啡杯和粉筆的敲擊聲中,概括從被橡皮擦弄髒的黑板躍入物理現實的結構中。傳奇數學家卡爾·弗里德里希·高斯曾經說過:“數學只關心關係的列舉和比較。” 這種觀念[...]

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數學的啟示常常體現在由簡單真理激發出的想象力的湧現。從咖啡杯和粉筆的敲擊聲中,概括從被橡皮擦弄髒的黑板躍入物理現實的結構中。傳奇數學家卡爾·弗里德里希·高斯曾經說過:“數學只關心關係的列舉和比較。” 這種觀念從多產的 19 世紀天才那裡傳出,為非直觀抽象的黑暗領域提供了一盞指路明燈。

特別是,數論學家透過探索數字的本質,希望揭示獨特的模式和隱藏的聯絡,以此來實踐高斯的話。這種概念在對迴文數的檢查中得到了證明。這些獨特的數字表現出對稱性,並且可以正讀和反讀都相同。例如,1001是一個迴文數,因為它從左到右和從右到左都是同一個數字。


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像這樣的特殊數字通常與數學中未解決的問題有關。特別是迴文數,與一個具有演算法風格的未解決問題密切相關。如果我們定義一個過程,其中我們反轉任何具有兩位或更多位數的正整數的數字,並將新數字加到原始數字上,一遍又一遍地重複此過程,並在產生迴文數時終止,那麼該過程被稱為 196 演算法。例如,取數字 25 並反轉其數字以獲得 52。然後將這兩個數字相加得到 25 + 52 = 77;產生一個結束該過程的迴文數。

196 演算法適用於許多自然數。然而,有一些數字(其中 196 是最小的)在該過程中尚未產生迴文數。在反轉和新增數字的迭代過程之後不會終止為迴文數的數字稱為利克瑞爾數。考慮到這個定義,可以提出以下未解答的問題:196是利克瑞爾數嗎?

1990 年,一位名叫約翰·沃克的程式設計師為數字 196 計算了該演算法的 2,415,836 次迭代,得出一個長度為一百萬位的非迴文數。多年來,這一結果不斷得到改進。以至於在 2012 年,確定如果迭代過程為 196 產生迴文數,則生成的迴文數將超過 6 億位。

有了這種洞察力,一個更普遍的問題是:利克瑞爾數是否存在?如果它們存在,它們的存在似乎非常少見。事實上,透過計算驗證,所有小於 10,000 的自然數中約有 90% 不是利克瑞爾數。當然,無論這些結果看起來多麼直觀,在數學中,計算並不總是等同於證明。

很多時候,數學家試圖證明一般性問題,在這些問題中,特殊情況隨之而來。在 196 演算法的情況下,證明利克瑞爾數的存在與否決定了 196 以及像它一樣的候選數字是否在演算法過程下終止為迴文數。透過數學啟示的視角,利克瑞爾數存在的概括可能來自對深刻思想的巧妙運用。然而,它同樣有可能從簡單真理的邏輯推導中提煉出來。

Avery Carr is a senior analyst and past senior editor for the American Mathematical Society Grad Blog. He and his wife, Alison, live in Olive Branch, MS.

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