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探秘 2025:一个充满惊喜的数学之年

数学人生  · 公众号  · 数学  · 2025-01-12 09:36

正文

今年是 2025 年,这个看似普通的四位数字,其实隐藏着丰富的数学奥秘。从质因数分解来看,它是一个完全平方数,可以写成 。除此之外,2025 这个数字在数字分解,求和以及各种特殊的数列中展现了其迷人的规律。从质因数分解到数论研究,2025 不仅仅是一个年份,更是一扇通向数论研究的窗口。在这篇文章中,我们将一同揭开 2025 的神秘面纱,探索它背后那些令人惊叹的数学性质和规律。或许,作为读者的你会发现,这个年份远比你想象的更加有趣。

在数学中,若一个数是一个整数的平方,则称这个数是 完全平方数 ,简称平方数。逐一写出那就是 ,这里的 代表某个正整数。而 2025 恰好是一个完全平方数,直接计算可以得到 45 乘以 45 等于 2025。同时,比 2025 略小的完全平方数是 ,比 2025 略大的完全平方数是 。也就是说,在近代能够在一生中经历两个完全平方数年份的人必定是高寿之人。

另外,对 2025 这个数字的每一位都加上 1,它就变成了 3136,它依然是完全平方数,换言之, 。满足这个条件的自然数非常“稀疏”,通过计算可以得到:

都满足每一位加上 1 之后依旧是完全平方数,因为

在此基础上对 2025 进行质因数分解可以得到

在这个式子中, 这五个数字有且仅被使用了一次,通过乘法和幂运算就得到了 2025 这个数字。

如果对等差数列求和计算熟悉的读者,一定知道这样一个著名的故事,那就是数学王子高斯小时候计算从 1 加到 100 的故事,最终的答案是 5050。而这个数学公式就是等差数列的求和公式:

证明这个公式的关键就是首尾逐项相加之和相等。2025 恰好是 45 的平方,45 这个数字恰好又是从 1 加到 9 之和,换言之, ,那么

除了自然数的求和公式之外,数学家们还研究了自然数的平方和,立方和,甚至四次方和等公式。例如:

因此, 。所以,2025 可以进一步地写成

同时,2025 还可以表示为三个正整数的平方和:

九九乘法表是大家都非常熟悉的表格,当我们把表格中红框的所有数字求和之后,我们会发现它的和恰好就是 2025。因为,

哈沙德数 (Harshad number)是可以在某个固定的进位制中,被各位数字之和(数字和)整除的整数。在十进制中,100以内的哈沙德数是:1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 18, 20, 21, 24, 27, 30, 36, 40, 42, 45, 48, 50, 54, 60, 63, 70, 72, 80, 81, 84, 90, 100。通过计算我们可以得到 2025 恰好也是哈沙德数,因为

更巧的是,225 同样也是哈沙德数,因为 。所以说,2025 就是 2 重哈沙德数,换言之,

印度数学家卡普列加(Dattaraya Ramchandra Kaprekar, 1905 – 1986)在一次旅行中,遇到猛烈的暴风雨,他看到路边一块牌子被劈成了两半,一半上写着 30,另一半写着 25。这时,他忽然发现 ,把劈成两半的数加起来,再平方,正好是原来的数字。从此他就专门搜集这类数字。按照第一个发现者的名字,这种怪数被命名为“卡布列克数”或“雷劈数”或“卡布列克怪数”。

雷劈数 是自然数的一类,它的定义是如果正整数X(在n进位下)的平方可以分割为二个数字,而这二个数字相加后恰等于X,那么X的平方就是(n进位下的)一个雷劈数,又称卡布列克数。例如 ,而 ,那么 3025 就是一个雷劈数。 ,而 ,那么 2025 也是一个雷劈数。

而雷劈数有以下一些例子:

,

,

同时,雷劈数还有一个有趣的性质。如果 是雷劈数,且 位数,且 ,那么 也是雷劈数。

证明:直接计算可以得到:

由于 ,所以可以进一步得到:







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