什么是数字黑洞

Question

什么是数字黑洞

Answer 1

黑洞原是天文学中的概念,表示这样一种天体：它的引力场是如此之强,就连光也不能逃脱出来.数学中借用这个词,指的是某种运算,这种运算一般限定从某些整数出发,反复迭代后结果必然落入一个点或若干点.
ˇ一、西绪福斯黑洞（123数字黑洞）
数学中的123就跟英语中的ABC一样平凡和简单.然而,按以下运算顺序,就可以观察到这个最简单的
黑洞值：
设定一个任意数字串,数出这个数中的偶数个数,奇数个数,及这个数中所包含的所有位数的总数,
例如：1234567890,
偶：数出该数数字中的偶数个数,在本例中为2,4,6,8,0,总共有 5 个.
奇：数出该数数字中的奇数个数,在本例中为1,3,5,7,9,总共有 5 个.
总：数出该数数字的总个数,本例中为 10 个.
新数：将答案按 “偶-奇-总” 的位序,排出得到新数为：5510.
重复：将新数5510按以上算法重复运算,可得到新数：134.
重复：将新数134按以上算法重复运算,可得到新数：123.
结论：对数1234567890,按上述算法,最后必得出123的结果,我们可以用计算机写出程序,测试出对任意一个数经有限次重复后都会是123.换言之,任何数的最终结果都无法逃逸123黑洞
二、卡普雷卡尔黑洞（重排求差黑洞）三位数黑洞495　　只要你输入一个三位数,要求个,十,百位数字不相同,如不允许输入111,222等.那么你把这个三位数的三个数字按大小重新排列,得出最大数和最小数,两者相减得到一个新数,再按照上述方式重新排列,再相减,最后总会得到495这个数字,人称：卡普雷卡尔黑洞.
举例：输入352,排列得最大数位532,最小数为235,相减得297；再排列得972和279,相减得693；接着排列得963和369,相减得594；最后排列得到954和459,相减得495.四位数黑洞6174　　把一个四位数的四个数字由小至大排列,组成一个新数,又由大至小排列排列组成一个新数,这两个数相减,之后重复这个步骤,只要四位数的四个数字不重复,数字最终便会变成 6174.
例如 3109,9310 - 0139 = 9171,9711 - 1179 = 8532,8532 - 2358 = 6174.而 6174 这个数也会变成 6174,7641 - 1467 = 6174.
任取一个四位数,只要四个数字不全相同,按数字递减顺序排列,构成最大数作为被减数；按数字递增顺序排列,构成最小数作为减数,其差就会得6174；如不是6174,则按上述方法再作减法,至多不过10步就必然得到6174.
如取四位数5679,按以上方法作运算如下：
9765-5679=4086 8640-4068=4572 7542-2457=5085
8550-5058=3492 9432-2349=7083 8730-3078=5652
6552-2556=3996 9963-3699=6264 6642-2466=4176
7641-1467=6174
那么,出现6174的结果究竟有什么科学依据呢?
设M是一个四位数而且四个数字不全相同,把M的数字按递减的次序排列,
记作M（减）；
然后再把M中的数字按递增次序排列,记作M增,记差M（减）-M（增）=D1,从M到D1是经过上述步骤得来的,我们把它看作一种变换,从M变换到D1记作：T(M)= D1把D1视作M一样,按上述法则做减法得到D2 ,也可看作是一种变换,把D1变换成D2,
记作：T(D1)= D2
同样D2可以变换为D3；D3变换为D4……,既T(D2)= D3,T(D3)= D4……
现在我们要证明,至多是重复7次变换就得D7=6174.证明　　证：四位数总共有9999-999=9000个,其中除去四个数字全相同的,余下9000-10=8990个数字不全相同．我们首先证明,变换T把这8990个数只变换成54个不同的四位数．
设a、b、c、d是M的数字,并：
a≥b≥c≥d
因为它们不全相等,上式中的等号不能同时成立．我们计算T(M)
M（减）=1000a+100b+10c+d
M（增）=1000d+100c+10b+a
T(M)= D1= M（减）-M（增）=1000(a-d)+100(b-c)+10(c-b)+d-a=999(a-d)+90(b-c)
我们注意到T(M）仅依赖于（a-d）与（b－c）,因为数字a,b,c,d不全相等,因此由a≥b≥c≥d可推出；a-d>0而b-c≥0．
此外b、c在a与d之间,所以a-d≥b-c,这就意味着a-d可以取1,2,…,9九个值,并且如果它取这个集合的某个值n,b-c只能取小于n的值,至多取n．
例如,若a-d=1,则b-c只能在0与1中选到,在这种情况下,T(M）只能取值：
999×⑴+90×（0)=0999
999×⑴+90×⑴=1089
类似地,若a-d=2,T(M）只能取对应于b-c=0,1,2的三个值．把a-d=1,a-d=2,…,a-d=9的情况下b-c所可能取值的个数加起来,我们就得到2+3+4+…+10=54
这就是T(M）所可能取的值的个数．在54个可能值中,又有一部分是数码相同仅仅是数位不同的值,这些数值再变换T(M）中都对应相同的值（数学上称这两个数等价）,剔除等价的因数,在T(M）的54个可能值中,只有30个是不等价的,它们是：
9990,9981,9972,9963,9954,9810,9711,9621,9531,9441,8820,8730,8721,8640,8622,8550,
8532,8442,7731,7641,7632,7551,7533,7443,6642,6552,6543,5553,5544．
对于这30个数逐个地用上述法则把它换成最大与最小数的差,至多6步就出现6174这个数．证毕．推广　　一、任意N位数都会类似4位数那样归敛（1、2位数无意义） . 3位数归敛到唯一一个数495; 4位数归敛到唯一一个数6174; 7位数归敛到唯一一个数组（8个7位数组成的循环数组______称归敛组）；其它每个位数的数归敛结果分别有若干个,归敛数和归敛组兼而有之（如14位数____共有9×10的13次方个数____的归敛结果有6个归敛数,21个归敛组）. 以上提到的所有归敛结果（包括一个数字、一个数组或兼有）称为“卡普雷卡尔常数”.
“卡普雷卡尔常数”中的所有的数都是模9数（即都能被9整除以及其全部数字之和也是9的倍数!）
一旦进入归敛结果,继续卡普雷卡尔运算就在归敛结果反复循环,再也“逃”不出去.
归敛组中各数可以按递进顺序交换位置 （如a → b → c 或 b → c → a 或c → a → b)
归敛结果可以不经过卡普雷卡尔运算就能从得出.
某个既定位数的数,它的归敛结果的个数是有限的,也是确定的.
二、较多位数的数（命它为N）的归敛结果是由较少位数的数（命它为n,N>n）的归敛结果,嵌加进去一些特定的数或数组而派生形成. 4、6、8、9、11、13的归敛结果中的8个称基础数根.它们是派生所有任意N位数的归敛结果的基础.
1,嵌加的数分三类.
第一类是数对型,有两对：1)9,0 2)3,6
第二类是数组型,有一组：
7,2
5,4
1,8
第三类是数字型,有两个：
1) 5 9 4
2) 8 6 4 2 9 7 5 3 1
2,嵌入数的一部分嵌入前段中大于或等于嵌入数的最末一个数字的后邻位置.另一部分嵌入后段相应位置_____使与嵌入前段的数形成层状组数结构.
594只能嵌入n=3+3К 这类数.如9、12、15、18…….位.
3,(9,0）、（3,6）两对数可以单独嵌入或与数组型、数字型组合嵌入.
数组
7,2
5,4
1,8
必须“配套”嵌入并按顺序: (7,2）→（5,4）→（1,8) 或 (5,4）→（1,8）→（7,2)
或 (1,8) →（7,2) →（5,4）.
4,可以嵌如一次、二次或若干次 （则形成更多位数的归敛结果）.
任意N 位数的归敛结果都 “隐藏”在这N位数中,卡普雷卡尔运算只是找出它们而不是新造成它们.
编辑本段ˇ三、水仙花数黑洞数字黑洞153　　任意找一个3的倍数的数,先把这个数的每一个数位上的数字都立方,再相加,得到一个新数,然后把这个新数的每一个数位上的数字再立方、求和,.,重复运算下去,就能得到一个固定的数——153,我们称它为数字“黑洞”.
例如：
1、63是3的倍数,按上面的规律运算如下：
6^3+3^3=216+27=243,
2^3+4^3+3^3=8+64+27=99,
9^3+9^3=729+729=1458,
1^3+4^3+5^3+8^3=1+64+125+512=702
7^3+0^3+2^3=351,
3^3+5^3+1^3=153,
1^3+5^3+3^3=153,
2、3*3*3=27,
2*2*2+7*7*7=351,
3*3*3+5*5*5+1*1*1=153
...
现在继续运算下去,结果都为153,如果换另一个3的倍数,试一试,仍然可以得到同样的结论,因此153被称为一个数字"黑洞".
除了0和1自然数中各位数字的立方之和与其本身相等的只有153、370、371和407（此四个数称为“水仙花数”）.例如为使153成为黑洞,我们开始时取任意一个可被3整除的正整数.分别将其各位数字的立方求出,将这些立方相加组成一个新数然后重复这个程序.
除了“水仙花数”外,同理还有四位的“玫瑰花数”（有：1634、8208、9474）、五位的“五角星数”（有54748、92727、93084）,当数字个数大于五位时,这类数字就叫做“自幂数”.　数字黑洞是指自然经过某种数学运算之后陷入了一种循环境况.例如,任意选四个不同的数字,组成一个最大的数和一个最小的数,用大的数减去小的数.用所得结果的四位数重复上述过程,最多七步,必得6174.即：7641-1467=6174.仿佛掉进了黑洞,永远出不来.