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卡普雷卡常数运算


卡普雷卡常数运算是由 D. R. 卡普雷卡于 1949 年发现的一种算法,最初用于 4 位数字,但可以推广到 k-位数字。要对数字 n 应用卡普雷卡常数运算,请按降序 (n^') 和升序 (n^('')) 排列数字。现在计算 K(n)=n^'-n^('') (丢弃任何前导 0),并进行迭代,其中 K(n) 有时称为卡普雷卡函数。该算法会达到 0(一种退化情况)、一个常数或一个循环,具体取决于 k 中的位数和 n 的值。值的列表有时称为卡普雷卡序列,结果 K(n) 有时称为卡普雷卡数 (Deutsch and Goldman 2004),尽管由于与另一种 卡普雷卡数 的混淆,这种命名应弃用。

在十进制中,使得 K(n)=n 的数字 n 由 495、6174、549945、631764, ... (OEIS A099009) 给出。类似地,使得迭代 K(n) 得到长度为 k>=2 的循环的数字 n 由 53955、59994、61974、62964、63954、71973, ... (OEIS A099010) 给出。

在十进制中迭代卡普雷卡映射,所有 1 位和 2 位数字都得到 0。恰好有 60 个 3 位数字,即 100、101、110、111、112、121、122、211、212、221, ... (OEIS A090429),达到 0,而其余的在最多 6 次迭代中得到 495。恰好有 77 个 4 位数字,即 1000、1011、1101、1110、1111、1112、1121、1211, ... (OEIS A069746),达到 0,而其余的在最多 8 次迭代中得到 6174。值 6174 有时被称为 卡普雷卡常数 (Kaprekar's constant) (Deutsch and Goldman 2004)。对于 5 位数字,这种模式会失效,5 位数字可能会收敛到 0 或 10 个常数之一:53955、59994、61974、62964、63954、71973、74943、75933、82962、83952。

下表总结了各种基数 b 和前几位数字中可能的循环。

b位数为 d=1, 2, ...,基数为 b 的数字的可能循环
20, 0, 9, 21, {(45), (49)}, ...
30, 0, (32, 52), 184, (320, 580, 484), ...
40, 30, {201, (126, 138)}, (570, 765), {(2550), (3369), (3873)}, ...
58, (48, 72), 392, (1992, 2616, 2856, 2232), (7488, 10712, 9992, 13736, 11432), ...
60, 105, (430, 890, 920, 675, 860, 705), {5600, (4305, 5180)}, {(27195), (33860), (42925), (16840, 42745, 35510)}, ...
70, (144, 192), (1068, 1752, 1836), (9936, 15072, 13680, 13008, 10608), (55500, 89112, 91800, 72012, 91212, 77388), ...
821, 252, {(1589, 3178, 2723), (1022, 3122, 3290, 2044, 2212)}, {(17892, 20475), (21483, 25578, 26586, 21987)}, ...
9(16, 48), (320, 400), {(2256, 5312, 3856), (3712, 5168, 5456)}, {41520, (34960, 40080, 55360, 49520, 42240)}, ...
100, 495, 6174, {(53955, 59994), (61974, 82962, 75933, 63954), (62964, 71973, 83952, 74943)}, ...
KaprekarRoutine

上图(类似于 *The Mathematics Teacher* 上述期刊封面上出现的图)显示了对于 n=0 到 9999 的值,卡普雷卡常数运算达到不动点所需的步数,并按长度为 100 的行进行分区 (Deutsch and Goldman 2004)。在此图中,位数少于 4 位的数字用前导 0 填充,因此所有值都收敛到 6174。


另请参阅

196-算法, 卡普雷卡常数, 卡普雷卡数, RATS 序列

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参考文献

Deutsch, D. and Goldman, B. "Kaprekar's Constant." Math. Teacher 98, 234-242, 2004.Eldridge, K. E. and Sagong, S. "The Determination of Kaprekar Convergence and Loop Convergence of All 3-Digit Numbers." Amer. Math. Monthly 95, 105-112, 1988.Kaprekar, D. R. "An Interesting Property of the Number 6174." Scripta Math. 15, 244-245, 1955.Sloane, N. J. A. Sequences A069746,A090429, A099009, and A099010 in "The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences."Trigg, C. W. "All Three-Digit Integers Lead to ...." The Math. Teacher, 67, 41-45, 1974.Young, A. L. "A Variation on the 2-digit Kaprekar Routine." Fibonacci Quart. 31, 138-145, 1993.

在 Wolfram|Alpha 中被引用

卡普雷卡常数运算

引用为

韦斯坦, 埃里克·W. "卡普雷卡常数运算。" 来自 MathWorld——Wolfram 网络资源。 https://mathworld.net.cn/KaprekarRoutine.html

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