数论吧 关注:14,252贴子:82,403
  • 14回复贴,共1

个位数的幂和问题

只看楼主收藏回复

对于任何一个大于1的个位数a=2、3、4、5、6、7、8、9,猜想它的正整数幂a^n(n>=5)的各位数之和总有G(a^n)>a。
a=2、3、5、6、9时,易证G(a^n)>a,其它情况下似乎无从着手。经过对大量幂数的计算表明,情况确实如此。如幂数列4,16,64,256……其各位数和组成的数列4,7,10,11,7,14……


IP属地:北京来自Android客户端1楼2025-05-02 07:33回复
    按道理说,a的正整数幂随幂数增加,它各位数之和也应该逐渐变大,虽有少许的波动,但大于初值a是没有问题的。只是这需要一个严格的证明。


    IP属地:北京来自Android客户端2楼2025-05-02 08:17
    收起回复
      广告
      立即查看
      之前跟你发过的, 只要正整数a不是10的幂, 那么n→∞时 S(a^n) → ∞, S(m)表示正整数m的十进制数码和, 这是Senge-Straus定理的推论


      IP属地:北京来自Android客户端3楼2025-05-02 09:55
      收起回复
        另外请问lz是怎么证明G(a^n)>a对a=2,3,5,6,9,n≥5成立的


        IP属地:北京来自Android客户端4楼2025-05-02 09:57
        回复
          原贴未尾数列数字有误,应为4,7,10,13,7,……


          IP属地:北京来自Android客户端7楼2025-05-02 10:40
          回复
            度娘找到一篇文章,但有一漏洞,即极端情况下a^n各位数均为1,但更极端的情况呢?首位为1后面一长串0却给有意忽略了。
            关于a^n数码之和的证明
            证明思路:
            数码之和的增长性质:对于a>1的正整数,a^n的位数随着n的增加而单调递增。因为a^n的增长是指数级的,而位数的增长是对数级的(位数≈log₁₀(a^n)=n·log₁₀a)。
            数码之和的下界:即使考虑最不利情况(所有数字都是1),当a^n有k位时,其数码之和至少为k(即11...1,共k个1)。由于k≈n·log₁₀a→∞(当n→∞时),数码之和也趋向于无穷大。
            任意给定数的超越性:对于任意给定的正整数M,总能找到一个n₀使得当n>n₀时,a^n的位数k满足k>M(因为k≈n·log₁₀a),从而数码之和≥k>M。
            数学表述:
            设S(a^n)表示a^n的数码之和,则:
            位数:D(a^n) = ⌊n·log₁₀a⌋ + 1
            下界:S(a^n) ≥ 1·D(a^n) ≈ n·log₁₀a
            对于任意M>0,存在n₀=⌈M/log₁₀a⌉,使得∀n>n₀,S(a^n)>M。
            这个证明表明,对于任何a>1,a^n的数码之和确实可以超过任何预先给定的界限,只要n足够大。


            IP属地:北京来自Android客户端9楼2025-05-02 10:54
            收起回复
              求证a^n当一位数a>1同时n>4时,各位数码和G(a^n)>a
              证明:a=2时2^n的个位数不小于2,考虑n>=4时,2^n至少为两位数,且首位数至少为1,可证2^n各位数之和必大于2,得证。
              a=3时,若n是4m形式的正整数,那么a^n必能被9整除,a^n的各位数之和G(a^n)也能被9整除。得(a^n)>3。至于另一种情况,若n是非4m形式的正整数,那么3^n的个位数不小于3,考虑n>=3时,3^n至少为两位数,且首位数至少为1,可证3^n各位数之和必大于3,得证。
              a=4时4^n的个位数不小于4,考虑n>=2时,4^n至少为两位数,且首位数至少为1,可证4^n各位数之和必大于4,得证。
              a=5时5^n的个位数均为5,考虑n>=2时,5^n至少为两位数,且首位数至少为1,可证5^n各位数之和必大于5,得证。
              a=6时同理可得证。a=9时,当n>=3时,9^n各位数之和必不小于18,得证。
              现在只有a=7或者8时的情况比较复杂。
              a=9时已经有人证明当n>=3时数码和不小于18。当然肯定是大于9。


              IP属地:北京来自Android客户端12楼2025-05-02 16:28
              回复