有趣的“平方镜反数”
(2015-01-18 07:21:45)
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自然数镜反数平方数平方镜反数杂谈 |
分类: 趣味数学 |
下面是几个自然数的平方数。
122=144, 212=441;
132=169, 312=961。
请仔细观察一下,这些自然数和它们的平方数,有什么特别之处?
相信你一定会发现:
(1)12和21,是两个数字相同排列顺序相反的数;它们的平方数144和441,也是两个数字相同排列顺序相反的数;
(2)13和31,是两个数字相同排列顺序相反的数;它们的平方数169和961,也是两个数字相同排列顺序相反的数。
把一个数的数字排列顺序倒过来,所得的数,因为有点像从镜子里反射出来的样子,就把它叫做“镜反数”。
对于122=144,212=441来说,21是12的“镜反数”,144是12的平方数,441是144的“镜反数”,也是12的“镜反数”21的平方数。因此,12、21、144、441虽然从表面上看是4个数,而实质上其余3个数都源于12;
对于132=169,312=961来说,31是13的“镜反数”,169是13的平方数,961是169的“镜反数”,也是13的“镜反数”31的平方数。因此,13、31、169、961虽然从表面上看是4个数,而实质上其余3个数都源于13。
这种非同寻常的关系,如果用A代表12或13,可以用下面的图形非常清楚地表示出来:
A→A镜
↓ ↓
A2→A2镜
即,A的平方数的“镜反数”,也是A的“镜反数”的平方数。
这句话很拗口,听起来有点像绕口令,却说出了数A的特性。
凡是具有这种特性的数,就叫做“平方镜反数”。
所以,12、13都是“平方镜反数”,当然,21、31也都是“平方镜反数”。
那么,在两位数中,还有这样的“平方镜反数”吗?有,就是11、22。不过,这两个“平方镜反数”就更特殊了!不信请看:
11的“镜反数”还是11,11的平方数是121,121的“镜反数”还是121。这样就可以说:11的平方数121的“镜反数”121,也是11的“镜反数”11的平方数。完全符合“平方镜反数”的条件。
22的“镜反数”还是22,22的平方数是484,484的“镜反数”还是484。这样就可以说:22的平方数484的“镜反数”484,也是22的“镜反数”22的平方数。完全满足“平方镜反数”的条件。
总结一下:两位数的“平方镜反数”只有6个:11、12、13、21、22、31。
这是为什么呢?让我们来探个究竟:
如果用x、y表示两个数字,10x+y就是个两位数,10y+x就是它的“镜反数”。显然,x和y都不能是0,因为它们都会出现在十位上。
这两个两位数的平方数分别是:
(10x+y)2=100x2+20xy+y2,
(10y+x)2=100y2+20xy+x2。
现在,我们来分析一下x、y都可以取哪些数字:
一、当x=1时,所讨论的两位数在11~19之间,相应的平方数都是三位数。
(10+y)2=100+20y+y2
(10y+1)2=100y2+20y+1
由(2)式可知,100y2+20y+1的个位数是1,所以,(1)式中100+20y+y2的百位数也必须是1,于是,y就不能大于或等于5,否则,20y≧100,100+20y+y2的百位数就不是1了;
并且,因为(2)式中的100y2+20y+1是三位数,y就不能是4,否则,100y2=100×42=1600,100y2+20y+12就是四位数了。
于是,y只能是1、2、3,这样就得到3个“平方镜反数”:11、12、13。
二、当x=2时,所讨论的两位数在21~29之间,相应的平方数也都是三位数。
(20+y)2=400+40y+y2
(10y+2)2=100y2+40y+4
由(4)可知,100y2+40y+4的个位数是4,所以(3)式中400+40y+y2的百位数也必须是4,y就不能等于或大于3,否则,40y≧120,400+40y+y2的百位数就不是4了。
于是,y只能是1或2,这样就得到2个“平方镜反数”:21、22。
三、当x=3时,所讨论的两位数在31~39之间。
(30+y)2=900+60y+y2
(10y+3)2=100y2+60y+9
由(6)可知,100y2+60y+9的个位数是9,(5)中900+60y+y2的首位数也必须是9,于是,y只能是1,否则,60y≧120,900+60y+y2的首位数就不是9了,这样就得到1个“平方镜反数”31。
概括起来,两位数的“平方镜反数”只有6个:
11、12、13、21、22、31。
那么,三位数、四位数有没有“平方镜反数”呢?有。
三位数的“平方镜反数”只有15个:
101、102、103、111、112、113、121、122、201、202、211、212、221、301、311;
四位数的“平方镜反数”只有39个:
1001、1002、1003、1011、1012、1013、1021、1022、1031、1101、1102、1103、1111、1112、1113、1121、1122、1201、1202、1211、1212、1301、2001、2002、2011、2012、2021、2022、2101、2102、2111、2121、2201、2202、2211、3001、3011、3101、3111;
五位数的“平方镜反数”只有91个:
10001、10011、10012、10013、10101、10102、10103、10111、10112、10113、10121、11003、11001、11011、11012、11013、11101、11102、11103、11111、11112、11113、11121、11122、11123、12202、13001、20001、20011、20012、20101、20102、20112、20121、20122、21001、21011、21101、21102、22001、22011、22101、30001、30011、31001、31011、10002、10003、10021、10031、10022、10201、10202、10211、10212、10221、10122、11031、11002、11021、11022、11201、11202、12002、11211、12001、12011、12012、12201、12101、12102、12111、13011、20002、20021、20022、20201、20111、20211、20221、21002、21021、21201、21111、22002、22102、22111、30101、30111、31101、31111。
回过头来,不禁要问:
一位数,有没有“平方镜反数”呢?
试一下就知道,只有1、2、3合乎要求。
这就是为什么上面提到的“平方镜反数”,都是由1、2、3、0这几个数字组成的原因。至于0,只不过是起了占位的作用而已。
回顾一下,看看不同位数的自然数中,“平方镜反数”所占的份量:
一位数
两位数
四位数
可见,随着位数的增加,“平方镜反数”所占的份量越来越少。
那么,六位数、七位数、八位数……有没有,有多少“平方镜反数”呢?
自然数,又给我们出了个诱人的题目。
自然数,真是一个充满奇趣的大宝藏!