什么是“等冪和問題”?

現(xiàn)在請看兩組自然數(shù),每組各有三個數(shù),每個都是六位數(shù)字。把這兩組數(shù)分別相加,你會發(fā)現(xiàn)它們的和是完全相等的,即:123789+561945+642864=242868+323787+761943

這當(dāng)然并不稀罕?墒牵浪鼈兏髯缘钠椒街鸵彩峭耆嗟鹊,那就是說:

1237892+5619452+6428642=2428682+3237872+7619432

還有更奇妙的呢!我們把每個數(shù)的最左邊一個數(shù)字依次抹掉,發(fā)現(xiàn)竟然不能改變數(shù)組的性質(zhì),即有:23789k+61945k+42864k=42868k+23787k+61943k
  3789k+1945k+2864k=2868k+3787k+1943k
  … …
  9k+5k+4k=8k+7k+3k(k=1,2)
這就像“金蟬脫殼”一樣,脫掉最后一層,金蟬卻還是貨真價實(shí)的金蟬,其個性可謂至死不變!

現(xiàn)在我們反其道而行之,把原來兩組數(shù)的數(shù)字逐個從右邊抹掉,發(fā)現(xiàn)經(jīng)過如此的變動之后,這種“金蟬脫殼”性質(zhì)居然還能保持下來,即有:
  12378k+56194k+64286k=24286k+32378k+76194k
  1237k+5619k+6428k=2428k+3237k+7619k
  … …
  1k+5k+6k=2k+3k+7k(k=1,2)

你說奇不奇,妙不妙?!

其實(shí),上面所說的就是數(shù)論中著名的“等冪和問題”,由于等冪和數(shù)組往往具有“金蟬脫殼,至死不變”的性質(zhì),極具欣賞價值,所以一直吸引著人們?nèi)ヌ綄じ嗟牡葍绾蛿?shù)組,那么,等冪和數(shù)組是怎樣構(gòu)造出來的呢?我們還是從最簡單的情形談起。

  為了敘述方便,我們把上述等冪和數(shù)組記為:

<123789,561945,642864/242868,323787,761943>(*)以下類同。

上述形式的一位數(shù)等冪和數(shù)組有:
  。1,5,6/2,3,7>。2,6,4/4,2,6> <3,1,2/2,3,1>
   <7,9,8/8,7,9> <8,4,6/6,8,4>。9,5,4/8,7,3>

  我們注意到等冪和數(shù)組(*)中相同數(shù)位上的數(shù)字就是上述數(shù)組中的數(shù)。因此,如果能找到某種規(guī)律,我們就能從已知的等冪和數(shù)級出發(fā),構(gòu)造出新的等冪和數(shù)組。為此,我們把構(gòu)成數(shù)組(*)的一位數(shù)數(shù)組列舉出來,并把其中的數(shù)從小到大排列,然后把對應(yīng)的烽邊接起來,看看有無什么現(xiàn)象。

不難看出,等冪和數(shù)組(*)是上述六個等冪和數(shù)組的“對稱組合”——仔細(xì)看看,左邊與右邊的箭頭是不是相對稱?

一個很自然的問題是:把已知的若干等冪和數(shù)組中和數(shù)從小到大排列之后,進(jìn)行對稱組合,能不能形成新的等冪和數(shù)組呢?經(jīng)過大量實(shí)驗,我們發(fā)現(xiàn)結(jié)論是肯定的。大家可以試著組合一下。在此,我再向大家推薦另外一等冪和數(shù)組:
 。193333,648787,854842/276466,482521,937975>
  這組數(shù)經(jīng)過上述方法對稱組合后,能構(gòu)造出如下一些等冪和數(shù)組:
  <158832,644743,893383/237925,486561,972476>
 。257,342,796/134,588,673>
 。3811,7666,8158/4932,5424,9279>
 。25627,46873,94162/18946,63235,87481>

  需要指出的是,參與構(gòu)造新等冪和數(shù)組的數(shù)組也可以是恒等冪和數(shù)組,不過其中三個數(shù)應(yīng)能構(gòu)成等差數(shù)列。例如<3,5,7/3,5,7>就能參與構(gòu)造。綜上所述,我們找到了一種構(gòu)造等冪和數(shù)組的方法,從而也就不難理解等冪和數(shù)組為什么往往具有“金蟬脫殼”的性質(zhì)了。

數(shù)論具有通俗性與最富有挑戰(zhàn)性這兩大特點(diǎn),就是說,有些題目雖然說起來是人人都能聽懂,容易理解,可是它的證明過程卻是極其困難和復(fù)雜。正是這兩個特點(diǎn),以其獨(dú)特的魅力吸引了眾多的數(shù)學(xué)愛好者,數(shù)論的問題就像磁鐵一樣,吸引了無數(shù)的數(shù)學(xué)愛好者為之貢獻(xiàn)自己的時間和精力,甚至是一生。只要你喜歡鉆研難題,就能從中體驗到無窮的樂趣。