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发表于 2023-1-24 10:04:11
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Why 42?作者亚当斯说,他选择这个数是因为,他快速地问了一圈朋友们,大家都认为42是最乏味的。“关于生命、宇宙以及一切之终极问题”的答案居然是这么来的,是不是有些玩笑?
我来为42正个名,在数学领域而言,42的意义大着嘞~
42是普洛尼克数、卡塔兰数,也是最小的魔方幻方常数。除此之外,它还有一些其他的特性。请容我逐一道来。
普洛尼克数
所谓普洛尼克数(也叫长方形数、矩形数或 heteromecic 数)是指两个连续整数的积,因此它的形式是 。当 时,我们可以得到 。由于第 个三角形数是 ,所以普洛尼克数是三角形数的2倍。它还是前 个偶数之和。数量是普洛尼克数的点可以排列成一个矩形,这种矩形的一条边比另一条边大1。
前 6 个普洛尼克数。阴影部分表示它们为什么是三角形数的 2 倍
这里有一个关于高斯的故事,在他还很年轻的时候,被老师要求完成一个一般形式的问题
很快发现,如果相同的和式以递减的顺序写出来,即
其相应的数对之和都等于101。因为有100对这样的数对,所以它们的总和为 ,这是一个普洛尼克数。老师提出的问题的答案是这个数的一半,即5050。然而,我们实际上并不知道高斯的老师在课上提出的问题到底是什么,它有可能更难。如果是这样的话,那么高斯就更聪明了。
第6个卡塔兰数
卡塔兰数出现在许多不同的组合问题里,所谓组合问题是指对各种数学任务的完成方法进行计数。这个问题可以追溯到欧拉,他计数了一个多边形可以分割成多少种顶点相接的三角形。后来,欧仁·卡塔兰发现了这类问题和代数之间的联系:在加法或乘法算式里插入括号的方法有多少种。
对 n = 0, 1, 2,…而言,前几个卡塔兰数
1,1,2,5,14,42,132,429,1430,4862
利用阶乘可以得到如下公式:
当 比较大时,它还有一个很好的近似公式:
是把正 边形分割成三角形的不同方法的数量
把六边形分割成三角形的 14 种方法
它也是生成有 片叶子的二叉树的数量。二叉树源于一个根节点, 然后从这个节点开始向两边分枝。每个分枝都以点或叶子结束。每个点必须继续分出两枝
5 棵有 4 片叶子二叉树
如果你觉得这个想法有点难懂,那么它和代数还有一个更直接的联系——计算在加法或乘法算式中插入括号的方法的总数,例如对 abcd 而言, 有 种可能:
一般而言, 个符号有 插入括号的方法。为了搞明白其中的联系, 我们可以把这些符号顺次填在树的叶子上。如果一对叶子有相同的节点,那么就插入括号。如下图所示,我们先从左往右把4片叶子标上a、b、c、d,然后,从下往上在连接b和c的节点旁标记(bc)。它上面的节点连接了a和标记为(bc)的节点,因此新的节点对应于(a(bc))。最后,顶上的节点连接了(a(bc))和d,因此,它是((a(bc))d)。
把二叉有根树转化成代数
许多其他的组合问题也会出现卡塔兰数;以上是最容易描述的一小部分。
魔方
1个 魔方的幻方常数是42。这样的魔方包含了1,2,3……27 每个数各一次,平行于棱边的每行或经过中心的对角线中的数之和是相等的——这个和被称为幻方常数。所有27个数之和是1+2+……+27=378。这些数可以被分为9组不相交的三元组,而每个三元组相加后可以得到幻方常数,因此幻方常数必须是
这样的排列是存在的,下图就是一个例子。
3X3X3魔方的连续三层
其他特性
- 42是分拆10的不同方法的数量,拆分需按自然顺序把数写成整数之和。
- 42是第二个楔形数,所谓楔形数是指3个不同质数之积。 。
- 42是第三个15边形数。它和三角形数类似,但基于的是正15边形。
- 42是超级多重完全数:除数之和的除数之和(包括42),这样重复6次之后的数字等于自己。
- 在一段时期内,42是已知最好的π的无理性度量值,即精确量化π有多“无理”的一种方法。特别是库尔特·马勒在1953年证明了对任意有理数p/q而言,有 ,不过,V. 卡·萨利科夫在 2008 年将42修订成7.60630853,因此42在这里又变回了无趣。
- 42是第三个本原伪完全数。所谓本原伪完全数需满足条件: 其中 是可以整除N的不同质数。前几个本原伪完全数分别是2,6,42,1806,47058,2214502422,52495396602
- 42是这样的一种n,存在小于n的4个不同正整数a、b、c、d,且ab-cd、ac-bd和ad-bc全都可以整除n。它是仅有的已知具有这种性质的数,但人们尚不知道是否还存在其他这样的数。
- 42是被证明的香肠猜想里的最小维度。不过,人们猜想命题在大于等于5维时都成立,因此,42在这里的意义依赖于当下掌握的知识。
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