2个趣味数字问题及其推理解决

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  在计算机语言里,每一个字符都对应一个编码,所有字符都有自己的码值。以前一般使用的是所谓的ASCII码,现在则发展成为UNICODE。在ASCII码和UNICODE中,0-9的码值、A-Z的码值、a-z的码值分别是连续递增的码值区。因此,知道了0、A及a的ASCII码值,则这3类字符的码值也就都知道了。由于换行符和空格符也是编程中最常用的字符,因此记住它们与0、A、a的ASCII码值,将给编程者提供不小的便利。有趣的是,这5个字符的ASCII和UNICODE码值相同,它们依次为10、32、48、65和97。5个码值中,从O~9这10个数字不多不少,恰好各出现1次。
  我们今天要谈的,是30多年前我还是中学生的时候遇到过的2个趣味数字问题。同样有趣的是,它们中的一个正是从O~9这10个数字恰好各出现1次的趣味数字题。
  问题一:一个数的立方及4次方总计有10个数字,它们正好从0~9各有1个,请问这个数是多少?
  这个问题的答案是18,简单计算很容易得到:l83=5832,l84=104976。在5832和104976这2个数中,从0~9的10个数字恰好各出现1次。
  搁在现在,这个答案编个小程序就很容易得到。然而,在连计算器都没有的年代,用纸笔漫无目标地用试算法来寻找答案是一件很费力的事情。因此,用数学推理的方法寻找这个问题的答案,不仅是一个考验推理能力的办法,也是一个聪明的办法。我个人认为,这种数学推理方法非常值得学习,因此我们下面来重现当年的推理过程。
  假设N是所求的数,即,N的立方及4次方总计有10个数字,恰好从O~9各有1个。
  首先,由于9的4次方小于10的4次方(即10000),故它只有4位数字。因此,N必然大于9。这就是说,答案至少是1个2位数。
  其次,由于N至少是2位数,所以N的4次方至少比N的立方多l位数字。因此,N的立方最多只能是1个4位数,而N的4次方则至少是1个6位数。
  第三,11的立方等于1331,乘以8即超过10000。也就是说,22的立方是1个5位数。因而由上述第2条可知,N小于22。
  第四,17的平方等于289,它小于300。因此289的平方,即17的4次方,将是1个小于300的平方(即90000)的数。也就是说,17的4次方充其量是一个5位数。因此据第2条,我们知道N大于17。
  第五,20的立方与4次方的个位数都是0,数字重复出现,因此它不可能是问题的答案。同理,我们可以排除21。因此,N必然等于18或19,二者必居其一。
  最后,19的平方等于361,它小于400。因此361的平方,即19的4次方,小于160000。由此可知,19的4次方是1个首位数字为l的6位数。由于361平方的个数位显然是l,所以19的4次方出现重复数字,它同样不可能是问题的答案。
  综合第三、第四条,我们知道N只能是18、19、20和21这4个数中的一个。而最后2条告诉我们,19、20、21也都不可能是问题的答案。因此答案只能是——18。
  只需要记得20以内自然数的平方,通过推理及简单的心算就可以获得上述问题的答案,此可见分析推理的威力及重要性。好了,我们不多啰嗦——现在来看第2个问题。
  问题二:一个4位数2ab2被不小心写成了2ab2,结果却恰好与原来的数字相等,请问这个数字是多少?
  我们同样用推理的方法来解决这个问题。首先,b2小于10的平方,即小于100。但是它与2a的乘积等于2ab2,是一个大于2000的数值,因此,2a必须大干20。这样我们得到第一个结论。
  a≥5
  (1)
  其次,29=512。如果a=9,则2ab2大于2900。而2900除以512大于50,所以b2大干50,故有:
  b≥8
  (2)
  现在,我们考虑b=8的可能性。如果b=8,则:
  2ab2=2a82=2a 6
  据已知条件,这个数的个位数等于2。容易证明,对自然数n,2n的个位数随n的增加形成2、4、8、6的循环,只有当n=4k l时的个位才等于2。因此,据结果(1),目前的情况下必然有:
  a=7。
  然而我们知道,1K的准确数值等于1024,它是2的10次方。也就是说,a=7且b=8时,2ab2等于213。虽然这个数的个位数等于2,但它等于8K,数值上远远超过小于3000的2ab2。这就是说,b=8是不可能的。
  于是,据结果(2),我们得到如下的第3个结果。
  b=9,并且2a×92=81x2a=2a92
  (3)
  根据上述结果,81×2a的个位数等于2,因而2a的个位数也等于2。如上所述,此时有a=4k l。据结果(1),我们有a=5或a=9。
  我们前面提到,29=512,所以它与81的乘积大于4000,大大超过2ab2的最大可能值。因此,我们得到:a=5,即本问题的答案是:
  a=5,b=9
  2592=25×81=2592
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