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數字間的友誼和婚約?談關係匪淺的數字們

作者:伍德‧瓦懷特│2020-05-31 13:08:08│巴幣:38│人氣:709
  數學家們是怎麼看數字的呢?看似不相關的數字間,可能隱藏著有趣的關聯。在數論學家眼中,數字們甚至有「社交」、「友誼」、「婚約」等關係,也有「完美」的數字存在。本期伍德說數就從中挑幾種比較好懂的關係介紹給大家。

一、完美數
  628在數論學家眼中是完美的數字,但他們究竟完美在哪裡?我們試著把6的因數通通寫出來:1、2、3、6。接著我們把除了6以外的因數通通加起來:1+2+3=6,剛剛好就是自己!同理,28所有的因數是:1、2、4、7、14、28,把自己以外的因數加起來1+2+4+7+14=28也是自己。像這樣的數字被稱為「完美數」(完全數;Perfect Number)。

  接下來的完美數分別是496、8128,再過去就是33550336這種非常大的數字。雖然看起來很少,但事實上,完美數究竟是有限多還是無限多還是未解之謎。

  順帶一提,如果把自己以外的因數加起來,比自己還要小,這樣的數字被稱為「虧數」;反之則被稱為「盈數」。

  有的數字不是那麼完美,但也快到完美的境界,它們被稱為「佩服數」(Admirable Number)。我們把12除自己以外所有的因數加出來:1+2+3+4+6=16,不完美。但若把其中一個加號改成減號:1-2+3+4+6=12,又回到自己了。雖然不完美,但它們已經足夠讓人佩服了。

二、友誼數
  是的,你沒看錯。數字間和數字間是能有友誼,甚至超出友誼的關係*1。舉例來說,30和140就是一對好朋友。

  我們將30的因數通通加起來:1+2+3+5+6+10+15+30=72;再將140的因數通通加起來可以得到336。注意嘍,72/30=336/140=2.4。像這樣的數字組合被稱為「友誼數」(Friendly Number)。其他的組合還有80和200。

  當然,有的數字有朋友,也有的數字沒朋友。像是質數們(2、3、5、7等等)在經過上述運算,已經被證明是找不到朋友的。數學家認證的沒朋友。像這樣的數字被稱為「孤獨數」(Solitary Number)。所以說在和數學有關的創作中,常常提到賦予質數孤獨的意象,似乎也有其道理。

三、相親數
  在拙作《Math Server》中,欲求不滿的梅潔卡學姊使用的招式是「220、284相親相愛光束」,射出兩道光線,而被光線打到的兩人會暫時愛上彼此。事實上,220、284是數學家認證的一對「相親數」(Amicable Number)。

  將220除了自己以外的因數通通加起來,可以得到284;將284除了自己以外的因數通通加起來,得到的是220。可謂你中有我、我中有你,關係友達以上。1184、1210則是另一對稍微大一點點的相親數。

  早在畢達哥拉斯(畢氏定理那位)的時代,數學家們就知道相親數的存在。據說畢達哥拉斯還說過「朋友如同你的分身,就像220和284一樣」這種發言。

  這種定義還能再推廣。像1264460、1547860、1727636、1305184四個數字,分別把他們的因數加起來,就形成了一個迴圈。這種關係被稱為「社交數」(Sociable Number)。有趣的是,有四個一組、五個一組,但目前還沒找到三個一組的社交數。

  有幾組數字關係不到上面提及的相親數那麼好,但也差不多了。像是48和75。

  把48除了自己和1以外的因數加起來:2+3+4+6+8+12+16+24=75;同理,把75除了自己和自己和1以外的因數加起來:3+5+15+25=48。這樣的組合被稱為婚約數(Betrothed Number)或是準相親數(Quasi-amicable Number)。另一組婚約數是140和195。

四、結論
  看到這裡,相信各位最大的疑問是:研究這做什麼?當然一方面是為了有趣,另一方面,數字的性質其實和資安息息相關。例如所謂的RSA加密法,利用的就是質因數分解不易*2的性質達成加密,現在被大量使用在各種系統中(改天也來寫篇RSA的介紹吧)。對於數字間的關係更明瞭,就越有可能攻擊或改善此類密碼。考量這層關係,各國的國安單位其實也有不少數學家呢。

  那麼我是伍德‧瓦懷特,我們下期伍德說數見!  

*1. 出自某漫畫的6927或8059等密碼暫且不論──你沒聽過?不妨搜尋看看,會發現新世界的(?)
*2. 各位應該都能很輕易做出15=3*5,但像是1599呢?(1599=39*41),更別說數字要是更大了。
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留言共 8 篇留言

雜魚小說家秋茶
這個腦袋的指令碼發生錯誤 

05-31 13:15

伍德‧瓦懷特
這個腦袋好像發生錯誤了,不如把它____(X)05-31 13:20

看到一堆數學數字我的反應是按返回鍵XD

05-31 13:31

伍德‧瓦懷特
如果是按返回鍵→按進我其它的小說,這樣的話也不錯啦(05-31 13:35

好XD等等點來看看你的新作

05-31 13:37

伍德‧瓦懷特
感謝!05-31 13:43
小然
一看到數字的反應是,拆開來看明明每個字都看得懂,組合起來就沒有一個字看得明白。

05-31 14:31

伍德‧瓦懷特
還是希望多少能讓大家多懂一點點啦...XD05-31 14:35
函和言
偉大的概念往往來自無聊但有趣的事

05-31 15:01

伍德‧瓦懷特
純數很多研究都走在時代先端,往往當代看起來沒用,卻在幾個世代後成了應用科學中的重要理論。05-31 15:03

看著看著好像可以拿來寫數字擬人化了XD

05-31 15:31

伍德‧瓦懷特
人設:
3、5等質數:冷傲孤僻,但其實內心很想要朋友QQ
6等完美數:光鮮亮麗的富家公子哥/大小姐,可以加遜炮萌屬性。
30、140等友誼數:好基友組合。
220、284等相親數:老是黏在一起的傻瓜情侶。
社交數們:特攝戰隊(X)
...突然覺得好像有點搞頭(醒醒)05-31 16:19
愛德莉雅.萊茵斯提爾
孤獨數與佩服數感覺會成為以後的招數之一。( • ̀ω•́ )✧
像這樣延伸閱讀的話,感覺會學到更多新的事物。

05-31 19:50

伍德‧瓦懷特
完美數也很有成為招式的潛力(?)
大家都分享一些自己會的東西,最後就能學到很多呢。06-01 04:09
viiv
聽這些數字的彼此間的關係真有趣吶,不過果然還是不怎麼喜歡數學,嗚QQ…

05-31 20:55

伍德‧瓦懷特
每天變有趣一點點,最後就會真的很有趣了...吧XD06-01 04:09
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