印度奇妙数组

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  前几期中我们所谈的趣味数学话题都是古人的旧事,行文又不够生动活泼,我们担心这会削弱一部分读者的兴趣。因此,尽管那些话题还没有谈完,还需要后续的文章继续来谈,我们还是想转换方向,聊一聊看起来完全两样的话题。关于需要继续深入的话题,我们打算以后再说。这样,这个栏目的文章将会经常在不同的话题间跳转,我们希望这样的安排能照顾兴趣点不同的读者。
  今天,我们来聊一聊所谓的“印度奇妙数组”。关于这种数组,我第1次知道是在2007年5月,当时北京市陈经纶中学的徐锦添同学指出了以下奇妙的事实。
  (1)关于86~90这5个连续的2位数的奇妙事实
  (2)关于956~968这13个连续的3位数的奇妙事实
  以上2组连续正整数,它们的平方数“对折”之后相加,所得的结果仍然是完全平方数。这,当然是非常非常神奇的。
  据说以上的第2组数是印度人发现的,后来它相对经常地被称为“印度奇妙数组”。徐同学利用计算机编程,给出了4位數、5位数等多位数的同样奇妙的连续数字串,并且根据计算给出了这类印度奇妙数组起讫数的估计公式,但是没有对他估计的公式给出证明。
  我读到徐同学的估计公式后很快给出了一个证明,并且在当年6月即公布于南京大学的小百合。很让人高兴的是,这个证明不仅有趣,而且可以让我们学到一些思考问题的方法。下面,我们就来说一说这个证明——我们把印度奇妙数组中的数称为“奇妙数”。
  问题:假设
  我们以上问题中的假设(05)是根据本篇开头的印度奇妙数组的性质而添加的,因此满足这条假设的奇妙数符合以上公式。但是,不满足假设(05)而满足假设(01)-(04)的奇妙数是存在的,它们有些是零星的,有些形成很短的连续串。典型的短串是由2个奇妙数组成的,不妨称之为“孪生奇妙数”。最小的一组孪生奇妙数是49和50。构成一组孪生奇妙数,49和50是这种孪生奇妙数中最小的一对。那么,此外还有没有孪生奇妙数或者其他形式的“短串”?零星奇妙数的出现有没有什么规律?这些问题没有简单的答案,但是有一点可以肯定:不满足假设(05)的奇妙数组都非常短。
  很显然,印度奇妙数组可以看成是公差等于1并且满足“平方对折之和为平方数”性质的有限等差数列。我们最后在此指出:假如将公差大干1的且常“平方对折之和为平方数”性质的有限等差数列称为“广义印度奇妙数组”,我们将找到公差为3、9、11、100等很多有趣的数串——其中几个可见本文插图。
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