親和數(shù)的發(fā)現(xiàn)與研究

 2500多年前古希臘的畢達哥拉斯認為
“數(shù)是萬物的本質(zhì)”,整個宇宙是數(shù)及其關(guān)系的和諧的體系。由于他們花了很多的時間在研究“數(shù)”的分類與不同類型的“數(shù)”的性質(zhì),他們發(fā)現(xiàn)了有很多有意思的數(shù)的特性,畢達哥拉斯完全被這些數(shù)的神秘性質(zhì)吸引住了,由此才產(chǎn)生“萬物皆數(shù)”的理念。

“數(shù)”的研究一直是畢達哥拉斯學(xué)派最主要的任務(wù)。

什么是親和數(shù)?

親和數(shù)是這樣一對正整數(shù)a和b,使得a的所有真因子的和等于b,而b的所有真因子的和等于a。親和數(shù)問題最早由畢達哥拉斯學(xué)派發(fā)現(xiàn)和研究的。他們在研究數(shù)字的規(guī)律的時候發(fā)現(xiàn)有以下的性點的兩個數(shù):1+2+4+5+10+11+20+22+44+55+110=284      1+2+4+71+142=220 ,就是220的真因子是1、2、4、5、10、11、20、22、44、55、110,它們的和是284;284的真因子是1、2、4、71、142,其和恰好是220。這是最早發(fā)現(xiàn)的一對親和數(shù),也是最小的一對親和數(shù)。

考慮到1是每個整數(shù)的因子,把除去整數(shù)本身之外的所有因子叫做這個數(shù)的“真因子”。如果兩個整數(shù),其中每一個數(shù)的真因子的和都恰好等于另一個數(shù),那么這兩個數(shù),就構(gòu)成一對“親和數(shù)”。

畢達哥拉斯學(xué)派的學(xué)者還注意到整數(shù)48可以被2、3、4、6、8、12、16、24整除,這8個數(shù)都是48的因子,這些因子的和是75;奇妙的是75的因子有3、5、15、25,而它們的和又恰好是48。48與75這一對數(shù)叫做“半親和數(shù)”。不難驗算出140與195也是一對半親和數(shù)。

更有趣的親和鏈

更有趣的是人們還發(fā)現(xiàn)了親和鏈:2115324,3317740; 3649556,2797612。就是第一個數(shù)的因子之和是第二個數(shù),第二個數(shù)的因子之和是第三個數(shù)……第四個數(shù)的因子之和又恰好是第一個數(shù),它們是一個四環(huán)親和鏈。一些構(gòu)成親和鏈的數(shù),只要給出其中的一個,便可以計算出其他的數(shù)。如12496與其他四個數(shù)構(gòu)成一個五環(huán)親和鏈。有計算器的讀者不妨試算一下,補上其余的四個數(shù)。

對親和數(shù)有興趣的人

大約在公元9世紀(jì),杰出的阿拉伯?dāng)?shù)學(xué)家本·科拉建立了一個有名的親和數(shù)公式:

設(shè)a=3*2x-1,b=3*2x-1-1,c=9*2(2x-1)-1, 這里x是大于1的自然數(shù),如果a、b、c全是素數(shù)的話,那么2x*ab與ax*c。便是一對親和數(shù)。

例如,當(dāng)x=2時,我們不難算出a=11,b=5,c=71,它們?nèi)际撬財?shù),所以 

2x*ab=22*11*5=220;  2x*c=22*71=284。

后來的人們對親和數(shù)研究一直保持著極大的興趣,特別是大數(shù)學(xué)家費爾馬、笛卡兒和歐拉等都曾經(jīng)研究過親和數(shù)。1636年法國數(shù)學(xué)家費馬發(fā)現(xiàn)了第二對親和數(shù),它們是17962與18416。1638年笛卡兒給出了第三對親和數(shù)。第三對和第四對親和數(shù),即17926與18416及9363548與94375O6。

要數(shù)對親和數(shù)的做過比較深入研究和為尋找親和數(shù)花了很多功夫的人應(yīng)當(dāng)是瑞士的著名數(shù)學(xué)家歐拉。1747年大數(shù)學(xué)家歐拉一下子找出了30對,3年后,1750年歐拉向公眾宣布了另外的30對親和數(shù),這樣親和數(shù)的數(shù)量又增加到了62對,并給出了一個有62對親和數(shù)表。這樣大的進展真的給人們一個大的驚喜?墒沁@樣一來,人們反倒覺得既然大數(shù)學(xué)家歐拉都已經(jīng)研究過親和數(shù)了,而且他一個人就發(fā)現(xiàn)了60對親和數(shù)。歐拉算出了長達幾十位、天文數(shù)字般的親和數(shù),那么應(yīng)該能夠計算的數(shù)可能都被歐拉找出來了,肯定不會有什么遺漏。

但是,讓人沒有想到的是,除去最小的220與284之外,另一對親和數(shù)1184與1210竟然被歐拉和另外幾位數(shù)學(xué)大師都漏過了。這對親和數(shù)是在一百多年之后,當(dāng)“親和數(shù)”的話題不那么熱了,似乎已被世人淡忘的時候,1886年一個16歲的意大利男孩帕加尼尼發(fā)現(xiàn)這對親和數(shù),如果把親和數(shù)按從小到大的順序排列,那么這個少年發(fā)現(xiàn)的親和數(shù)是排在第二位。這也可以說明一個現(xiàn)象,就是“百密一疏”,被漏過的恰恰是近在第一對親和數(shù)身旁的第二對1184與1210,最容易的反倒是被人忽略了。

對于親和數(shù)的性質(zhì)我們知道的還不多,能否用一個公式求出所有的親和數(shù)也不清楚。但是隨著計算機的性能不斷地提高,利用計算機計算親和數(shù)要比過去容易得多,可以找出更多的親和數(shù)。

目前已經(jīng)知道的有1000多對親和數(shù),而10000以內(nèi)的只有5對,在100000以內(nèi)有13對,它們是:220和284、1184和1210、2620和2924、5020和5564、6232和6368、10744和10856、12285和14595、17296和18416、63020和76084、66928和66992、67095和71145、69615和87633、79750和88730。

在13對親和數(shù)中,要么是偶數(shù)對,要么是奇數(shù)對,沒有一奇數(shù)一偶數(shù)的,而且偶數(shù)的居多,奇數(shù)只有3對。后來的兩千年內(nèi)雖然對親和數(shù)仍然也進行過一些的有意義研究,但是一直沒有發(fā)現(xiàn)新的親和數(shù)。

親和數(shù)到底是有限對還是無限對呢?到底有沒有奇偶對呢?有沒有一般公式呢?這些問題到現(xiàn)在還沒有解決,等待人們?nèi)パ芯刻剿鳌?/p>