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从回文诗到镜反数

时间:2022-03-20 10:01:21 浏览次数:

中国文字优美而神奇,如果在音律辞藻与形式变化上巧妙构思,真有不少让人叹为观止的神奇景象.譬如说,“夫忆妻兮父忆儿”,如果你从后面倒过来读,那就会变成“儿忆父兮妻忆夫”,同样有意义,真是妙极了!

清初女诗人吴绛雪作有一首轱辘回文诗:

香莲碧水动风凉,水动风凉夏日长.

长日夏凉风动水,凉风动水碧莲香.

全文只有10个不同的字,描绘了一幅风吹水动、花香暗浮的夏日美景.妙的是诗的上两句倒着读过来就是诗的下两句,若把诗的前两句排成一个圆,顺时针读是上两句,逆时针读是下两句,就像是一只来回旋转的轱辘.

可将其精髓提取出来,反馈到数学领域中.我们把一个数倒读后所得的数,称为原数的“镜反数”.镜反数是一种相互的关系,例如1 234与4 321就互为镜反数.

杨振宁博士是研究理论物理的华裔知名学者,1957年因宇称不守恒理论而获得诺贝尔物理学奖.1979年3月,他在一封信中谈到了他的发现,揭示了自然数中存在的一些“镜反数”现象.

我们用双向箭头↔表示互为镜反数的关系,例如:12↔21.

上面左右两个自然数,各自平方后成为144及441.我们注意到,它们依然保持了镜反数的关系,即:122=144↔441=212.

13和31互为镜反数,它们各自平方后所得的数也保持了镜反数的关系,即:132=169↔961=312.

设自然数a的镜反数是b,如果a2、b2也是一对镜反数,我们称a是平方镜反数.

事实上,对于任何n位数(n大于1),都存在平方镜反数.如102,1 002,

10 002, …在1和2中间插入任意多个0组成的数都是平方镜反数;又如103,1 003,10 003等.可以发现,这些平方镜反数只是由0,1,2,3组成,而且它们的排列有着“美丽的”规律.

不知道你注意到这个现象没有:12、13是相邻的自然数,而且它们都是平方镜反数.我们把这样的一对自然数称为相邻平方镜反数.12、13就是相邻平方镜反数,用符号记为{12,13}.

在两位数中,除了{12,13}外,还有没有其他的相邻平方镜反数?

在两位数中还有:{11,12},即112=121↔121=112,122=144↔441=212;{21,22},即212=441↔144=122,222=484↔484=222.

在三位数中有:{112,113},即1122=12 544↔44 521=2112,1132=12 769↔96 721=3112.

四位数中有:{1 112,1 113},即1 1122=1 236 544↔4 456 321=2 1112,1 1132=1 238 769↔9 678 321=3 1112.

五位数亦是如此(一试便知).

因此,现在只要把它们扩充:{101,102},{1 001,1 002},{10 001,

10 002},…就可以得到无穷多组相邻平方镜反数.

在镜反数中,不仅有相邻平方镜反数的奇妙现象,还有相邻乘积镜反数的有趣现象.如12与13是一对相邻的自然数,12×13=156,它们镜反数的乘积是31×21=651. 156和651互为镜反数,即12×13=156↔651=31×21. 12、13就是一对相邻乘积镜反数,用符号可记为[12,13].事实上,所有的相邻平方镜反数都是相邻乘积镜反数.除了平方镜反数,相邻平方镜反数,相邻乘积镜反数外,还有立方镜反数等.

镜反数其实也是数论中的内容.数论内容的确丰富多彩,仅镜反数这部分内容就这样令人流连忘返.关于镜反数,还有许多奇妙的性质等待我们去探索.

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