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03 完美的和不那么完美的数(第3页)

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因此我们看到,完美数的倍数是盈数。

同样的道理,盈数的倍数也一样。

发现了这一点之后,你或许仍然会猜测,所有的盈数只是完美数的倍数。

然而,你不用看太远,就会找到这个猜想的第一个例外。

70是盈的,但它的因数没有一个是完美的。

70是第一个所谓的奇异数(weirdnumber),不过不是因为上述原因(这个名字的来源下面会解释)。

有了这些发现,你可能还会认为,因为似乎不存在奇完美数,所以很可能也不存在奇盈数。

换句话说,进一步的猜想可能变成了所有奇数都是亏的。

倘若计算前几百个奇数的真因数和,似乎可以确证这一理论,但是这个说法最终还是被发现是错的。

检验一下945,它的真因数和为975。

现在,闸门被打开了,因为一个盈数的任意倍数都是盈的,所以945的奇数倍立刻给我们提供了无穷多奇盈数。

比起不假思索地逐个检验奇数,要是我们再精明一点的话,可能会更快地发现这个反例。

要想一个数有很大的真因数和,它需要很多因数,其中还要包含大因数,而这些大因数又是由小因数配对在一起产生的。

于是我们可以通过将小素数乘起来构造具有大真因数和的数。

如果我们只关心奇数,那么我们应该看由前几个素数——3,5,7等——构成的乘积。

这个粗略的准则会使你很快检验到33×5×7=945,于是你也就在奇数中找到了盈性。

有时我们会发现,具有某些性质的数里,最小的也有很大的值,这种情况并不少见。

尤其是当想找的数需要有某种因数结构,而这种结构是由你想要的性质决定的。

于是那个最小的数可能极其大。

不过如果我们在求解过程中利用给定的性质的话,它并不一定很难找到。

这种数谜的一个例子是找到一个数,它既是一个立方数的5倍,又是一个五次方数的3倍。

答案是

7119140625=5×11253=3×755。

并不难看出,为什么最小的答案都有数十亿这么大的值。

任何解n都得是3r5sm这样的形式,r和s是正幂次,剩下的素因数被归总在整数m里,m不能被3或5整除。

如果我们首先关注r的可能取值,可以观察到,由于n是一个立方数的5倍,指数r一定是3的倍数。

同时,由于n是一个五次方的3倍,数r-1必为5的倍数。

同时满足这两个条件的最小r是r=6。

同样的,指数s一定是5的倍数,而s-1必须是3的倍数,最小的可行的s是s=10。

为了让n越小越好,我们取m=1,因此n=36×510=3(3×52)5=3×755,于是n确实是一个五次方的3倍。

同时n=5(32×53)3=5×11253,所以n也是一个立方数的5倍。

一个更极端的例子是著名的牛群问题(),它是由古代最伟大的数学家阿基米德(Archimedes,公元前287——公元前212)提出的。

但直到19世纪这个问题才被解决。

要满足最初的44行诗中提出的所有限制条件,最小的牛群数量是一个超过200000位的数!

上面这些讨论给了我们一条警示,那就是只有我们进入非常大的数的领域,数才会展示出它们全部的多样性。

出于这个原因,仅仅是不存在少于300位的奇完美数这个事实,并不能说明它们“很可能”

不存在。

当然,假如真有一个出现了,这个领域内第一流的专家们也会大吃一惊。

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