本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點
週二,《大眾科學》迎來了 167 歲生日。這看起來不像是我們通常慶祝的那種週年紀念日,因為我們十進位制規範的數字系統過分重視以零和五結尾的數字,但 167 是一個非常棒的數字。首先,我們可以插入兩個符號使其成為正確的數學語句:1 + 6 = 7。這不是很棒嗎?但這還不是全部。
也許最適合我們生日派對的是,167 是一個快樂數。(是的,這是一個技術術語。)這個術語的起源未知,但要確定一個整數是否是快樂數,我們只需不斷重複將各位數字的平方相加的過程。如果我們最終得到數字 1,則該數字是快樂數。對於 167,我們得到 12 + 62 + 72 = 1 + 36 + 49 = 86。然後我們重複:82 + 62 = 64 + 36 = 100。我們快到了:12 + 02 + 02 = 1。我們成功了!直到 2021 年,我們的 176 週年紀念日(請注意,這些數字分別是當年年份和週年紀念日的數字字謎)我們才會再次快樂,並且在 1 到 10122 之間的數字中只有 15.5% 是快樂數,所以我們應該好好享受它。
如果我們將視野擴充套件到十進位制數字系統的約束之外,我們可以更多地玩轉 167。無論何時您寫下一個數字,您都在隱式地使用一個基數,無論您是否意識到這一點。通常我們使用十進位制,這意味著數字最右邊的位置是個位(100),左邊下一個位置是十位(101),再下一個是百位(102),依此類推。但是任何數字都可以替換上面描述中的 10。例如,計算機使用二進位制,即以 2 為基數的系統。要用二進位制寫 167,我們首先將其寫成 2 的冪之和:167 = 128 + 32 + 4 + 2 + 1。這變為 27 + 25 + 22 + 21 + 20,在二進位制中是 10100111。
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因此,也許我們應該探索不同的基數,看看 167 在其中任何一箇中是否看起來更好。偶爾有人會提倡十二進位制(以 12 為基數)系統,它已經在我們的時鐘、標尺和雞蛋盒中有所體現。但是 167 在十二進位制中是 11B,這聽起來更像是一部古怪情景喜劇中的公寓,而不是一個體面的數字。(對於大於 10 的基數,我們使用字母來表示數字 10、11 等,因為我們沒有剩餘的數字。B 指的是 11。)十六進位制,即以 16 為基數,它與二進位制一起用於計算機程式設計,也好不到哪裡去:A7。
也許我們可以透過搜尋小於 10 的基數來找到更好的結果。那麼我們肯定不會在我們的數字中陷入任何字母。數字 167 比 9 的倍數大 5,因此在一些可以被 9 整除的基數中,它以 5 結尾,這看起來比那個笨拙的 7 更具慶祝意義。(當然,這隻對我們習慣於十進位制的眼睛來說顯得特別;如果我們用九進位制思考,數字 5 就不會具有它現在的意義。)在九進制中,167 寫成 205,但我個人更喜歡八十一進制中的 25。它簡單而苗條。(這也是《大眾科學》告訴人們她的年齡的方式。這不是謊言,而是省略了基數。)
從不同基數的角度來看 167,還會產生另一個有趣的事實:167 是一個嚴格非迴文數,這意味著在 2 到 165 之間的任何基數中,它都不能寫成迴文數(正反都相同)。(我們停在基數 165,即 167-2 的原因是,每個數字 n 在基數 n-1 中都是迴文數。它總是看起來像 11。)到目前為止,嚴格非迴文數的整數百分比尚不清楚,但 167 之後的下一個是 179,在那之後,我們將不得不等到我們 223 歲。
除了上面列出的特徵(這些特徵肯定足以保證慶祝)之外,167 還是安全素數、高餘商數和全迴圈素數等等。我真的很喜歡最後一個:它暗示存在一個 166 位長的數字,使得它的每個倍數都是數字的迴圈排列。也就是說,當您將其乘以任何其他整數時,數字完全相同且順序相同,但起始位置不同,例如 142857 x 2 = 285714。(142857 是最小的非愚蠢示例。)
《大眾科學》很高興慶祝她的 25 歲生日!(*咳嗽,八十一進位制咳嗽*)關於數字 167,您最喜歡什麼?