钛钻ih不粘锅:有哪29个完全数

来源:百度文库 编辑:查人人中国名人网 时间:2024/05/14 17:13:23

完全数

完全数(Perfect number‎,又称完美数或完备数)是一些特殊的自然数:它所有的真因子(即除了自身以外的约数)的和(即因子函数),恰好等于它本身。

例如:第一个完全数是6,它有约数1、2、3、6,除去它本身6外,其余3个数相加,1+2+3=6。第二个完全数是28,它有约数1、2、4、7、14、28,除去它本身28外,其余5个数相加,1+2+4 + 7 + 14=28。后面的数是496、8128。

完全数的发现
古希腊数学家欧几里德是通过 2n−1(2n − 1) 的表达式发现头四个完全数的。

当 n = 2: 21(22 − 1) = 6
当 n = 3: 22(23 − 1) = 28
当 n = 5: 24(25 − 1) = 496
当 n = 7: 26(27 − 1) = 8128
欧几里德证明了:一个偶数是完美数,当且仅当它具有如下形式:2n − 1(2n − 1)。

其中2n − 1是素数,上面的6和28对应着n=2和3的情况。我们只要找到了一个形如2n − 1的素数(即梅森素数),也就知道了一个偶完美数。

尽管没有发现奇完全数,但是当代数学家奥斯丁·欧尔证明,若有奇完全数,则其形式必然是12p + 1或36p + 9的形式,其中p是素数。在1018以下的自然数中奇完全数是不存在的。

首八个完全数是: 6,28, 496, 8128, 33550336, 8589869056(10位), 137438691328(12位), 2305843008139952128(19位)... (OEIS:A000396)

历史
古代数学家根据当时已知的四个完全数做了很多假设,大部分都是错误的。其中的一个假设是:因为2,3,5,7恰好是头4个素数,第五个完全数应该是第五个素数即当n=11的时候,可是 并不是素数。因此n=11不是完全数。另外两个错误假设是:

头四个完全数分别是1,2,3,4位数,第五个应该是5位数。
完全数应该是交替以6或者8结尾。
而事实上,第五个完全数33550336 = 212(213 - 1),是8位数。对于第二个假设,第五个完全数确实是以6结尾,但是第六个完全数8 589 869 056仍是以6结尾。

奇妙性质
偶完全数都是以6或8结尾。如果以8结尾,那么就肯定是以28结尾。
除6以外的偶完全数,把它的各位数字相加,直到变成个位数,那么这个个位数一定是1:(亦即:除6以外的完全数,被9除都余1。)
28:2+8=10,1+0=1
496:4+9+6=19,1+9=10,1+0=1
所有的偶完全数都可以表达为2的一些连续正整数次幂之和,从2p - 1到22p - 2:
6=21 + 22
28=22 + 23 + 24
8128=26 + 27 + ... + 212
33550336=212 + 213 + ... + 224
每个偶完全数都可以写成连续自然数之和:
6=1+2+3
28=1+2+3+4+5+6+7;
496=1+2+3+…+30+31
除6以外的偶完全数,还可以表示成连续奇立方数之和(被加的项共有):
28=13 + 33
496=13 + 33 + 53 + 73
8128=13 + 33 + 53 + ... + 153
33550336=13 + 33 + 53 + ... + 1253 + 1273
每个完全数的所有约数(包括本身)的倒数之和,都等于2:(这可以通分母证得。因此每个完全数都是调和数。)
1/1 + 1/2 + 1/3 + 1/6 = 2
1/1 + 1/2 + 1/4 + 1/7 + 1/14 + 1/28 = 2
它们的二进制表达式也很有趣:(因为偶完全数形式均如2n − 1(2n − 1))
(6)10 = (110)2
(28)10 = (11100)2
(496)10 = (111110000)2
(8128)10 = (1111111000000)2
(33550336)10 = (1111111111111000000000000)2
(8589869056)10 = (111111111111111110000000000000000)2
(137438691328)10 = (1111111111111111111000000000000000000)2

完全数猜想
对完全数的研究,至少已经有两千多年的历史,欧几里德《几何原本》,就提出了寻求某种类型完全数的问题。

每一个梅森素数给出一个偶完全数。到1998年为止,人们只发现了37个完全数,且都是偶数。1998年发现的最大完全数为2^3021376(2^3021377-1)。用计算机已经证实了,在10100以下,没有奇的完全数;至今还证明了,如果奇的完全数存在,则它至少包含8个不同素数。一般猜测:奇完全数是不存在的。完全数的个数是否为无限,或者是否有最后一个?至今都不能回答。

6、28、 496、 8128、 33550336、 8589869056、137438691328、2305843008139952128.........2^3021376

中间的自己算