数字黑洞

来源 :小学生导刊(高年级) | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiao959907530
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  同学们听说过茫茫宇宙之中,存在着一种神秘的天体——黑洞吗?它的引力极强,任何物质经过它的附近,都要被它吸进去,再也不能出来。这种神秘的现象就叫黑洞现象。
  数学中也有这种神秘的黑洞现象。老师说,关于数字黑洞,无论你怎样设值,在规定的处理法则下,最终都将得到一个固定的值。如任取一个四位数(4个数字都一样的除外),组成一个最大的四位数和一个最小的四位数,用最大数减去最小数,所得的差再重复上述过程,最多7步,必得6174。例如:取四位数8032,重新组合后最大数为8320,最小数为2038 。8320-2038=6282。对6282再按上面的方法继续运算下去,会得到 6174这个数值。而6174不管你运算多少次,得到的都是6174。
  听了老师的介绍后,我和同学都对数字黑洞产生了浓厚的兴趣。四位数的黑洞值是6174,那么三位数也有黑洞值吗?其他多位数呢?它们的黑洞值会是多少呢?会存在什么规律吗?带着这些问题,我和同学一起进行了探究。
  1.一位数。一位数肯定没有黑洞现象。它只有一个数字,无需研究。
  2.两位数。我们取了多个有2个不同数字的两位数,组成一个最大和最小的数,用最大的数减去最小的数所得的差,再重复上述过程,结果发现最后的答案是9。如,82-28=54,54-45=9。
  3.三位数。我们也选出了多个3位数,得到的答案是495。如,841﹣148=693,963﹣369=594,954﹣459=495。
  我们不放心,又举行了多次验证。功夫不负有心人,多次运算都证明,三位数的黑洞值就是495了。
  4.五位数。我们很高兴通过努力知道了三位数的黑洞值,这大大鼓舞了我们去寻找五位数的黑洞值的信心。这一次我们首先选择了96521,按照上述方法计算得到:
  96521﹣12569=83952, 98532﹣23589=74943;
  97443﹣34479=62964, 96642﹣24669=71973;
  97731﹣13779=83952。
  怎么得不到一个固定的值了?而是83952、74943、62964、71973这几个数在循环呀?
  我们赶紧又找了21439,43497,28546等数进行计算,发现五位数的数字黑洞不是某一个数了,而是四个数不断循环出现,而且这四个数还出现了两种不同的版本,这是怎么回事呢?还有没有不同的版本呢?如果用这样的方法再计算下去太花时间了,也不可能找到全部的可能性。我们打算去查找资料。
  通过查找资料,我们发现以上计算过程称为“卡普雷卡尔运算”,这个现象称“归敛”,其结果6174称“归敛结果”。任意N位数都会类似四位数那样归敛(一、二位数无意义)。 三位数归敛到唯一一个数495; 四位数归敛到唯一一个数6174; 七位数归敛到唯一一个数组( 8个7位数组成的循环数组——称归敛组);其他每个位数的数归敛结果分别有若干个,归敛数和归敛组兼而有之(如14位数共有数个归敛结果,有6个归敛数,21个归敛组)。一旦进入归敛结果,卡普雷卡尔运算就在归敛结果中反复循环,再也“逃”不出去。
  原来数字黑洞现象在数学里称为归敛,归敛的结果可以是一个数,还可以是一组数呢!而且对任何一个多位数进行卡普雷卡尔运算都会有归敛结果,只有七位数会归敛到唯一的一个数组,其他每个位数的归敛结果分别有若干个。怪不得我们计算的五位数的归敛结果出现了两种。看来我们在三位数中的发现是正确的,对五位数的探究还仅仅只走了一点点。我们也有一点不明白:为什么两位数的归敛现象会无意义呢?翻看其他资料也找不到答案。
  这次的研究,让我们了解了数字黑洞的知识,激发了我们的求知和探索的欲望。同时也让我们明白了一个道理:学数学要多思考,学会举一反三,大胆假设,小心求证。作为一个小学生,我们的能力是有限的,对数字黑洞的认识还不够透彻。我们多么希望今后能在“知识的海洋”中发现属于我们的“新大陆”,为人类的科学研究做出自己的贡献!
  (指导老师 文红莲)
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