Делимость степеней

Как мы выяснили вчера, число 2022 делится на сумму своих цифр.

Оказывается, такое же свойство имеют и степени числа 2022 по 7-ю включительно. То есть:

2022² = 4 088 484. Это число делится на 36 = 4+0+8+8+4+8+4

2022³ = 8 266 914 648. Это число делится на 54 = 8+2+6+6+9+1+4+6+4+8

2022⁴ = 16 715 701 418 256. Это число делится на 54 = 1+6+7+1+5+7+0+1+4+1+8+2+5+6

2022⁵ = 33 799 148 267 713 632. Это число делится на 81= 3+3+7+9+9+1+4+8+2+6+7+7+1+3+6+3+2

2022⁶ = 68 341 877 797 316 963 904. Это число делится на 108 = 6+8+3+4+1+8+7+7+7+9+7+3+1+6+9+6+3+9+0+4

2022⁷ = 138 187 276 906 174 901 013 888. Это число делится на 108 = 1+3+8+1+8+7+2+7+6+9+0+6+1+7+4+9+0+1+0+1+3+8+8+8

Матрица, да возведения которой в квадрат достаточно удвоить цифры во всех её компонентах

 Триттер https://twitter.com/FlammableMaths опубликовал интересную матрицу:

 

 Приглашаем вас проверить, что это действительно так.

Задача на миллион долларов

Рассмотрим равенство в натуральных числах
A^x+B^y=C^z,
где показатели степерь больше двух.

Во всех удовлетворяющих условию примерах числа A, B и С имеютобщий делитель. Например:
3⁶+18³=3⁸

3³ + 6³ = 3⁵

7³ + 7⁴ = 14³

Американский миллиардер Эндрю Бил, банкир и любитель математики. предложил в 1993 году премию в 100 000  долларов за нахождение контрпримера, а в 200 году повысил сумму до миллиона.

Степени пятёрки как суммы квадратов

5¹= 1²+2²
5²= 3²+4²
5³=11²+2²
5⁴= 7²+24²
...
а) Найдите пару взаимно простых натуральных чисел, сумма квадратов которых равна 5⁵; то же самое для 5⁶ и 5^⁷.
б) докажите единственность разложения 5^n в сумму двух взаимно простых квадратов.

Задачу задал Константин Кноп в группе Математические задачи и головоломки на FB

13532385396179 - число Конуэя

Джон Конуэй, создатель игры "Жизнь" однажды заинтересовался следующим числовым процессом. Берём натуральное число, например, 18. Запишем его разложение на простые множители: 18 = 2x3². При этом основания простях множителей выстраиваем в порядке возрастания, показатели степени, равные единице, не пишет.

Теперь из всех цифр факторизации, не меняя их порядка, формируем новое число. Т.е из 2x3² получаем 2³x29.

Теперь раскладываем 2329, получаем 17x137

Следюущее число в этой последовательности, 17137 - простое, то есть переходит само в себя.

Конуэй предположил, что перезодить сами в себя будут только простые числа. Однако недавно Джеймсом Девисом бл найден контрпример:
13532385396179 = 13x53²x3853x96179

Вы спросите: если это число нашёл Девис, почему же я написал, что это число Конуэя? А чтобы выполнялся закон Стиглера: "Никакое научное открытие не было названо в честь первооткрывателя".

Этот закон был сформулирован профессором статичтики Стивеном Стиглером в 1980 году. Закон Стиглера применим и к самому себе,т.к. первооткрывателем закона, по мнению Стиглера, был Роберт Мертон.

Очень хорошее приближение числа е

Контантин Кноп в группе Математические задачи и головоломки на FB обратил внимание, что по западным математическим пабликам начала гулять вот такая картинка:

Выражение в скобках, состоящее из десяти цифр, даёт $1,8\cdot10^{25}$ верных знаков для числа е.

Рассмотрим, в чём тут хитрость.

Как известно, число е возникает как второй замечательный предел. Выражение$\left(1+\frac{1}{n}\right)^n$ при n стремящемся к бесконечности, стремися к e.

Выражение в скобках равно сумме единицы и числа $9^{-4^{6\cdot7}} = 9^{-4^{42}}= 9^{-2^{84}}=3^{2\cdot-2^{84}}=3^{-2^{85}}=\frac{1}{3^{2^{85}}}$

А показатель степени за скобками равен как раз $3^{2^{85}}$

То есть это выражение равно $\left(1+\frac{1}{n}\right)^n$ для очень большого n.

Практического смысла в таком приближении мало, ведь, чтобы получить $1,8\cdot10^{25}$ верных знаков для числа е, приходится возводить в степень, которая тоже является числом из $1,8\cdot10^{25}$ цифр.

Но формула красивая, да.

Числа Вудала

Это числа вида $n\cdot 2^n - 1$. Они формируют последовательность 1, 7, 23, 63, 159, 383, ...

Предположительно, среди них бесконечно много простых чисел. Наибольшее из простых чисел Вудала, известных на данный момент - это $3752948\cdot 2^{3752948}-1$

Сумма кубов

Число 9 - это единственный квадрат, равный сумме двух последовательных кубов:

9 = 3² = 1³+2³

242

Число 242 начинает первую серию из четырёх последовательных чисел, у которых поровну (по 6) делителей.

Шесть делителей может быть или у пятой степени простого числа или у произведения квадрата простого числа на другое простое число. Числа 242, 243, 244, 245 имеют вид:

242=2х11²
243 = 3⁵
244 = 2²x61
245 = 5х7²

Унитарный делитель

В математической части англоязычная википедия намного полнее русскоязычной. Сегодня я в ней нашёл интересный термин - unitary divisor, унитарный делитель.

Унитарным делителем числа n называется такой делитель d, для которого парный ему делитель ($\frac{d}{n}$), не имеет с d общих делителей.

Например, для числа 24 = 24х1 = 12х2 = 8х3 = 6х4 унитарными являются делители 1, 3, 8 и 24.

Количество унитарных делителей числа n равно $2^k$, где k - количество различных простых делителей числа n.

Если число n - степень двойки, то сумма его унитарных делителей нечётна. Во всех других случаях она будет чётной.

Куб на математических часах

На моих математических часах восьмёрка задаётся проще всего - как куб двойки. Поэтому в этом посте будет кое-что интересное о кубах.

8 - куб

Таблицы кубов чисел на глиняных табличках составляли ещё в Вавилоне за 2000 лет до нашей эры.

Греки знали о кубических уравнениях, а Герон Александрийский (тот самый, который вывел формулу площади треугольника и вычислил радиус Земли) умел извлекать кубические корни.

Диофант обозначал куб числа как $K^y$. Современное обозначение степени числа, $2^3$, ввёл Декарт.

Любое натуральное число можно представить в виде суммы не более девяти кубов натуральных чисел. Ровно девять кубов понадобится для числа 23: $23 = 2^3+2^3+1^3+1^3+1^3+1^3+1^3+1^3+1^3$.

Хотя есть бесконечно много троек натуральных чисел таких, что квадрат одного из них равен сумме квадратов двух других (например, $5^2 = 3^2+4^2, 17^2=8^2+15^2,\dots$), для кубов таких троек не существует.

Однако существует бесконечное множество подобных четвёрок! Например:
$6^3 = 3^3+4^3+5^3$
$9^3=1^3+8^3+9^3$
$19^3=3^3+9^3+18^3$
и т.д.

Фраза "два в кубе" является самоописывающей, поскольку содержит ровно два в кубе букв.

А ещё одно интересное свойство кубов заслуживает отдельного поста, который последует вскоре за текущей серией публикаций.

Самое большое число

Самое большое число, которое можно составить исключительно из цифр 2, 0, 1, 4 и только из них, будет
$2^{4^{10}}$

Задача на миллион долларов

В 1993 году техасский математик-любитель и миллиардер по совместительству, Эндрю Бил, предложил приз в 100 тысяч долларов за решение одной задачки из теории чисел.

Доказать, что если мы возьмём три натуральных числа А, В, С, возведём их в натуральные степени x, y, z, большие двух, и будет выполняться равенство:

$A^x+B^y=C^z$,

то у чисел А, В, С обязательно найдётся общий простой множитель.

Вот, например:
$27^4+162^3=9^7$

Здесь все числа, возводимые в степень, делятся на 3 (и даже на 9).

Приз можно получить и если найдёте контрпример: подобное равенство, в котором основания степеней не имели бы общего множителя, большего единицы.

За 20 лет исследований разобрано достаточно много частный случаев, однако обощения пока не найдено, поэтому приз вырос до одного миллион долларов.

Дерзайте!

Двойка и пятёрка

Двойка и пятёрка входят в интересное соотношение:
$2^5-5^2=2+5$

Интересные факты о математике

А знаете ли вы, что...

• Бросая иголку на паркетный пол, можно вычислить число пи;
• На реальной политической карте мира нарушается теорема о четырёх красках;
• Не существует универсального алгоритма, определяющего, зациклится ли некоторый данный алгоритм или нет;
• Соломинка и бублик с точки зрения одного из разделов математики - одно и то же;
• Плоскость можно полностью замостить квадратами со сторонами 1, 2, 3, 4, 5 и т.д., взяв каждый ровно по одному разу;
• Можно туристу дать такую последовательность инструкций, которая приведёт его в нужную точку, где бы он изначально не находился;
• Существует арифметическая прогрессия любой наперёд заданной длины, все члены которой - простые числа;
• Существует даже функция от натурального аргумента, все значения которой - простые числа;
• Со времени присуждения премии института Клэя Григорию Перельману, новых публикаций в этом разделе сайта не появлялось;
• Кроме $2^3$ и $3^2$ не существует больше последовательных натуральных чисел, являющих степенями;

Обычно первого апреля я в блоге публикую софизмы или разные математические розыгрыши, но в этот раз все утверждения в списке - правда. Для некоторых из них стоит подумать, как такое возможно. Так что жду комментариев!

Любые цифры в степени двойки

А вы знали, что для любой заданной наперёд последовательности цифр найдётся степень двойки, с этой последовательности начинающаяся? Например первые 4 цифры числа $2^{9645}$ будут 2718 - такие же, как и у числа e, а десятичная запись степени $2^{1363}$ начинается с 2013, номера текущего года.

Доказывается это вот как:

Первые цифры степеней

Закономерность в последних цифрах степеней находится легко. А что можно сказать о первых цифрах степени двойки? Есть ли в последовательности 1, 2, 4, 8, 1, 3, 6, 1, 2, 5, 1, 2, 4, 8, 1, 3, 6, 1, 2, 5, …закономерность?

Сначала кажется, что группа из 10 цифр 1, 2, 4, 8, 1, 3, 6, 1, 2, 5 здесь опять-таки будет повторяться периодически. Но быть полностью уверенными в этом мы не можем, т.к. первая цифра степени может зависеть не только от первой, а от всех цифр предыдущей степени.

Последние цифры степеней

Рассмотрим  последовательность степеней двойки:
2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024, ...

И выпишем только последние цифры:
2, 4, 8, 6, 2, 4, 8, 6, 2, 4,...

Будет ли эта закономерность сохраняться до бесконечности?

Доказательство Великой теоремы Ферма

В академию наук приходит телеграмма:

"Найдено доказательство теоремы Ферма. Основная идея - перенос yⁿ в правую часть. Высылайте премию. После получения подробности письмом".

C Новым 2013 Годом!!!

Интересная гипотеза существует относительно числа 2013. Если взять степень двойки и записать её в троичной системе, то там никогда не окажется 2013 нулей.

Желаем вам в Новом году интересных задач и красивых решений!