数学的神奇.docx

6174
任意选一个四位数(数字不能全相同),把所有数字从大到小排列,再把所有数字从小到大排列,用前者减去后者得到一个新的数。重复对新得到的数进行上述操作,7 步以内必然会得到 6174。
例如,选择四位数 6767:
7766 - 6677 = 1089
9810 - 0189 = 9621
9621 - 1269 = 8352
8532 - 2358 = 6174
7641 - 1467 = 6174
……
6174 这个“黑洞”就叫做 Kaprekar 常数。对于三位数,也有一个数字黑洞——495。
+ 1 问题
从任意一个正整数开始,重复对其进行下面的操作:如果这个数是偶数,把它除以 2 ;如果这个数是奇数,则把它扩大到原来的 3 倍后再加 1 。你会发现,序列最终总会变成 4, 2, 1, 4, 2, 1, …的循环。
例如,所选的数是 67,根据上面的规则可以依次得到:
67, 202, 101, 304, 152, 76, 38, 19, 58, 29, 88, 44, 22, 11, 34, 17,
52, 26, 13, 40, 20, 10, 5, 16, 8, 4, 2, 1, 4, 2, 1, ...
数学家们试了很多数,没有一个能逃脱“421 陷阱”。但是,是否对于所有的数,序列最终总会变成 4, 2, 1 循环呢?
这个问题可以说是一个“坑”——乍看之下,问题非常简单,突破口很多,于是数学家们纷纷往里面跳;殊不知进去容易出去难,不少数学家到死都没把这个问题搞出来。已经中招的数学家不计其数,这可以从 3x + 1 问题的各种别名看出来: 3x + 1 问题又叫 Collatz 猜想、 Syracuse 问题、 Kakutani 问题、 Hasse 算法、 Ulam 问题等等。后来,由于命名争议太大,干脆让谁都不沾光,直接叫做 3x + 1 问题算了。
直到现在,数学家们仍然没有证明,这个规律对于所有的数都成立。

如果两个两位数的十位相同,个位数相加为 10,那么你可以立即说出这两个数的乘积。如果这两个数分别写作 AB 和 AC,那么它们的乘积的前两位就是 A 和 A + 1 的乘积,后两位就是 B 和 C 的乘积。
比如,47 和 43 的十位数相同,个位数之和为 10,因而它们乘积的前两位就是 4×(4 + 1)=20,后两位就是 7×3=21。也就是说,47×43=2021。
类似地,61×69=4209,86×84=7224,35×35=1225,等等。
这个速算方法背后的原因是,(10 x + y) (10 x + (10 - y)) = 100 x (x + 1) + y (10 - y) 对任意 x 和 y 都成立。
“方”
一个“三阶幻方”是指把数字 1 到 9 填入 3×3 的方格,使得每一行、每一列和两条对角线的三个数之和正好都相同。下图就是一个三阶幻方,每条直线上的三个数之和都等于 15。
大家或许都听说过幻方这玩意儿,但不知道幻方中的一些美妙的性质。例如,任意一个三阶幻方都满足,各行所组成的三位数的平方和,等于各行逆序所组成的三位数的平方和。对于上图中的三阶幻方,就有
816^2 + 3