Нарциссическое число - Narcissistic number

В теория чисел, а нарциссическое число^[1][2] (также известный как pluperfect цифровой инвариант (PPDI),^[3] ан Число Армстронга^[4] (после Майкла Ф. Армстронга)^[5] или плюс идеальное число)^[6] в данном база чисел ${displaystyle b}$ - число, представляющее собой сумму собственных цифр, каждая из которых возведена в степень числа цифр.

Определение

Позволять ${displaystyle n}$ быть натуральным числом. Мы определяем нарциссическая функция для базы ${displaystyle b>1}$ ${displaystyle F_{b}:mathbb {N} ightarrow mathbb {N} }$ быть следующим:

${displaystyle F_{b}(n)=sum _{i=0}^{k-1}d_{i}^{k}.}$

куда ${displaystyle k=lfloor log _{b}{n}floor +1}$ это количество цифр в числе в базе ${displaystyle b}$, и

${displaystyle d_{i}={frac {n{mod {b^{i+1}}}-n{mod {b}}^{i}}{b^{i}}}}$

- значение каждой цифры числа. Натуральное число ${displaystyle n}$ это нарциссическое число если это фиксированная точка за ${displaystyle F_{b}}$, что происходит, если ${displaystyle F_{b}(n)=n}$. Натуральные числа ${displaystyle 0leq n<b}$ находятся тривиальные нарциссические числа для всех ${displaystyle b}$, все остальные нарциссические числа нетривиальные нарциссические числа.

Например, число 122 в базе ${displaystyle b=3}$ это нарциссическое число, потому что ${displaystyle k=3}$ и ${displaystyle 122=1^{3}+2^{3}+2^{3}}$.

Натуральное число ${displaystyle n}$ это общительный нарциссический номер если это периодическая точка за ${displaystyle F_{b}}$, куда ${displaystyle F_{b}^{p}(n)=n}$ для положительного целое число ${displaystyle p}$ (здесь ${displaystyle F_{b}^{p}}$ это ${displaystyle p}$th повторять из ${displaystyle F_{b}}$) и образует цикл периода ${displaystyle p}$. Нарциссическое число - это общительное нарциссическое число с ${displaystyle p=1}$, а дружеский нарциссический номер это общительное нарциссическое число с ${displaystyle p=2}$.

Все натуральные числа ${displaystyle n}$ находятся препериодические точки за ${displaystyle F_{b}}$, вне зависимости от базы. Это потому, что для любого количества цифр ${displaystyle k}$, минимально возможное значение ${displaystyle n}$ является ${displaystyle b^{k-1}}$, максимально возможное значение ${displaystyle n}$ является ${displaystyle b^{k}-1leq b^{k}}$, а значение нарциссической функции равно ${displaystyle F_{b}(n)=k(b-1)^{k}}$. Таким образом, любое нарциссическое число должно удовлетворять неравенству ${displaystyle b^{k-1}leq k(b-1)^{k}leq b^{k}}$. Умножая все стороны на ${displaystyle {frac {b}{(b-1)^{k}}}}$, мы получили ${displaystyle {left({frac {b}{b-1}}ight)}^{k}leq bkleq b{left({frac {b}{b-1}}ight)}^{k}}$, или эквивалентно, ${displaystyle kleq {left({frac {b}{b-1}}ight)}^{k}leq bk}$. С ${displaystyle {frac {b}{b-1}}geq 1}$, это означает, что будет максимальное значение ${displaystyle k}$ куда ${displaystyle {left({frac {b}{b-1}}ight)}^{k}leq bk}$, из-за экспоненциальный природа ${displaystyle {left({frac {b}{b-1}}ight)}^{k}}$ и линейность из ${displaystyle bk}$. За пределами этого значения ${displaystyle k}$, ${displaystyle F_{b}(n)leq n}$ всегда. Таким образом, существует конечное число нарциссических чисел, и любое натуральное число гарантированно достигнет периодической точки или фиксированной точки меньше, чем ${displaystyle b^{k}-1}$, что делает его предпериодической точкой. Параметр ${displaystyle b}$ равное 10 показывает, что наибольшее нарциссическое число в базе 10 должно быть меньше, чем ${displaystyle 10^{60}}$.^[1]

Количество итераций ${displaystyle i}$ необходимо для ${displaystyle F_{b}^{i}(n)}$ достичь фиксированной точки - это нарциссическая функция упорство из ${displaystyle n}$, и undefined, если он никогда не достигает фиксированной точки.

База ${displaystyle b}$ имеет хотя бы одно двузначное нарциссическое число если и только если ${displaystyle b^{2}+1}$ не является простым, и количество двузначных нарциссических чисел в базе ${displaystyle b}$ равно ${displaystyle au (b^{2}+1)-2}$, куда ${displaystyle au (n)}$ - количество положительных делителей числа ${displaystyle b}$.

Каждая база ${displaystyle bgeq 3}$ число, не кратное девяти, имеет по крайней мере одно трехзначное нарциссическое число. Базы, которых нет

2, 72, 90, 108, 153, 270, 423, 450, 531, 558, 630, 648, 738, 1044, 1098, 1125, 1224, 1242, 1287, 1440, 1503, 1566, 1611, 1620, 1800, 1935, ... (последовательность A248970 в OEIS )

В базе 10 всего 89 нарциссических чисел, самое большое из которых

115,132,219,018,763,992,565,095,597,973,971,522,401

с 39 цифрами.^[1]

Нарциссические числа и циклы F_б для конкретных б

Все числа представлены в базе ${displaystyle b}$. '#' - длина каждой известной конечной последовательности.

${displaystyle b}$	Нарциссические числа	#	Циклы	OEIS последовательность (и)
2	0, 1	2	${displaystyle varnothing }$
3	0, 1, 2, 12, 22, 122	6	${displaystyle varnothing }$
4	0, 1, 2, 3, 130, 131, 203, 223, 313, 332, 1103, 3303	12	${displaystyle varnothing }$	A010344 и A010343
5	0, 1, 2, 3, 4, 23, 33, 103, 433, 2124, 2403, 3134, 124030, 124031, 242423, ...	18	1234 → 2404 → 4103 → 2323 → 1234 3424 → 4414 → 11034 → 20034 → 20144 → 31311 → 3424 1044302 → 2110314 → 1044302 1043300 → 1131014 → 1043300	A010346
6	0, 1, 2, 3, 4, 5, 243, 514, 14340, 14341, 14432, 23520, 23521, 44405, 435152, 5435254, 12222215, 555435035 ...	31	44 → 52 → 45 → 105 → 330 → 130 → 44 13345 → 33244 → 15514 → 53404 → 41024 → 13345 14523 → 32253 → 25003 → 23424 → 14523 2245352 → 3431045 → 2245352 12444435 → 22045351 → 30145020 → 13531231 → 12444435 115531430 → 230104215 → 115531430 225435342 → 235501040 → 225435342	A010348
7	0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 13, 34, 44, 63, 250, 251, 305, 505, 12205, 12252, 13350, 13351, 15124, 36034, ...	60		A010350
8	0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 24, 64, 134, 205, 463, 660, 661, ...	63		A010354 и A010351
9	0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 45, 55, 150, 151, 570, 571, 2446, 12036, 12336, 14462, ...	59		A010353
10	0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 153, 370, 371, 407, 1634, 8208, 9474, 54748, 92727, 93084, 548834, ...	89		A005188
11	0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, 56, 66, 105, 307, 708, 966, A06, A64, 8009, 11720, 11721, 12470, ...	135		A0161948
12	0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, 25, A5, 577, 668, A83, 14765, 938A4, 369862, A2394A, ...	88		A161949
13	0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, 14, 36, 67, 77, A6, C4, 490, 491, 509, B85, 3964, 22593, 5Б350, ...	202		A0161950
14	0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, 136, 409, 74AB5, 153A632, ...	103		A0161951
15	0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, 78, 88, C3A, D87, 1774, E819, E829, 7995C, 829BB, A36BC, ...	203		A0161952
16	0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F, 156, 173, 208, 248, 285, 4A5, 5B0, 5B1, 60B, 64B, 8C0, 8C1, 99A, AA9, AC3, CA8, E69, EA0, EA1, ...	294		A161953

Расширение до отрицательных целых чисел

Нарциссические числа могут быть расширены до отрицательных целых чисел с помощью представление цифр со знаком для представления каждого целого числа.

Пример программирования

В приведенном ниже примере реализуется нарциссическая функция, описанная в определении выше. искать нарциссические функции и циклы в Python.

def ppdif(Икс, б):    у = Икс    digit_count = 0    пока у > 0:        digit_count = digit_count + 1        у = у // б    общий = 0    пока Икс > 0:        общий = общий + пау(Икс % б, digit_count)        Икс = Икс // б    возвращаться общийdef ppdif_cycle(Икс, б):    видимый = []    пока Икс нет в видимый:        видимый.добавить(Икс)        Икс = ppdif(Икс, б)    цикл = []    пока Икс нет в цикл:        цикл.добавить(Икс)        Икс = ppdif(Икс, б)    возвращаться цикл

Смотрите также

• Арифметическая динамика
• Номер Дудени
• Факторион
• Счастливый номер
• Постоянная Капрекара
• Число Капрекара
• Число Меертенса
• Идеальный инвариант между цифрами
• Идеальный цифровой инвариант
• Сумма-номер продукта

Рекомендации

1. Вайсштейн, Эрик В. «Нарциссическое число». MathWorld.
2. Perfect и PluPerfect цифровые инварианты В архиве 2007-10-10 на Wayback Machine Скотт Мур
3. Числа PPDI (Армстронг) Харви Хайнц
4. Числа Армстронга Дик Т. Винтер
5. Интернет-журнал Лайонела Даймеля
6. (последовательность A005188 в OEIS )

• Джозеф С. Мадачи, Математика на каникулах, Thomas Nelson & Sons Ltd. 1966, страницы 163-175.
• Роза, Колин (2005), Радикальные нарциссические числа, Journal of Recreational Mathematics, 33 (4), 2004-2005, pages 250-254.
• Совершенные цифровые инварианты Вальтер Шнайдер

внешняя ссылка

• Цифровые инварианты
• Числа Армстронга
• Числа Армстронга с основанием от 2 до 16
• Калькулятор чисел Армстронга от 1 до 999
• Симондс, Риа. «153 и нарциссические числа». Numberphile. Брэди Харан.