金蝉脱壳
这是一种很有趣的数学游戏,也叫“数学脱衣舞”,好像“剥竹笋”,组成多位数的数字一个个地脱落下来,某些本质属性依旧保持不变。
请看下面两组自然数,每组各有三个六位数:
(1)123789,561945,642864;
(2)242868,323787,761943。
分别相加以后,它们的和完全一模一样,也就是说:
123789+561945+642864
=242868+323787+761943。
这样的性质,自然谈不上有什么稀罕。因为,这类数目太多了。可是,请你注意:它们各自的平方和也是相等的,也就是说:
1237892+5619452+6428642
=2428682+3237872+7619432。
也许你似信非信,那就请你花费些时间,认真算上一算。算过之后,兴许你会由衷地说上一句:“咦,倒是有点神!”
且慢称赞,这不过是序曲而已。好比穿着长大衣或风衣,在展台上亮相的时装模特,还“秀”(show)不出多少优美的风姿。
现在请把各个数的首位数字抹掉。你将发现,这两组五位数还是那么神,上述奇妙关系依旧成立,即
23789+61945+42864=42868+23787+61943;
平方之后的相等关系也继续保持着,即
237892+619452+428642=428682+237872+619432。
事情真有点怪!让我们索性再抹掉首位数字来看看,通过计算,证明上述性质依然保持完好,即
3789+1945+2864=2868+3787+1943;
37892+19452+28642=28682+37872+19432。
现在,让我们干脆来个“一不做,二不休”,继续做下去。这时将会发现,每次抹掉首位数字后,这项奇妙性质总是“原封不动”的:
789+945+864=868+787+943,
7892+9452+8642=8682+7872+9432;
……
直到最后,只剩下个位数了,这一性质还是“岿然不动”:
9+5+4=8+7+3,
92+52+42=82+72+32。
接下来,我们还是从原来的两组数目出发。不过这一次我们不妨“反其道而行之”,逐步从末位抹掉数字。令人惊奇的是,这项性质居然还是保存了下来:
12378+56194+64286=24286+32378+76194,
123782+561942+642862=242862+323782+761942;
……
直到最后,抹得只剩下一位数时也是如此:你们看,奇也不奇?
1+5+6=2+3+7,
12+52+62=22+32+72。
问题来了,这类数组除此之外,另外还有没有?后来,人们发现,这样的数共有四组,除了上面已经写出来的两组之外,另外还有:
2+6+7=3+4+8=15,
22+62+72=32+42+82=89;
1+6+8=2+4+9=15,
12+62+82=22+42+92=101。
为了“金蝉脱壳”,怎样添加高位数呢?设高位数为x,y,z,人们据此列出了下面的等式(从9+5+4=8+7+3出发):
(10x+9)2+(10y+5)2+(10z+4)2
=(10z+8)2+(10x+7)2+(10y+3)2。
将上式整理化简后,可得到一个不定方程:
x+y=2z。
若x,y,z的值是从1到9的九个数,每数只出现一次,不能重复,则有以下16组解,它们是:
(1,3,2),(1,5,3),(1,7,4),(1,9,5);
(2,4,3),(2,6,4),(2,8,5),(3,5,4);
(3,7,5),(3,9,6),(4,6,5),(4,8,6);
(5,7,6),(5,9,7),(6,8,7),(7,9,8)。
在以上每组数中,头上两个数的先后顺序当然可以对调,于是又可得到16组解,例如:
(3,1,2),(5,1,3),…,直到(9,7,8)。
知道了这些事实,读者就可以自己尝试着编出一些“金蝉脱壳”的式子,例如:
首位数可选:9,5,4和8,7,3;
末位数可选:1,5,6和2,3,7。
而中间的万位数、千位数、百位数与十位数可选:
(1,3,2),(2,4,3),(3,7,5),(5,7,6),
于是便能得出你所缔造的等式:
912351+534775+423566
=823562+712353+334777。
9123512+5347752+4235662
=8235622+7123532+3347772。
鉴于可供选用的数组很多很多,“大量生产”金蝉脱壳数组就是轻而易举的事情了。然而,游戏一旦搞到这步田地,新鲜感逐步消失,最终变得淡而无味了。