カプレカー操作については故マーチン・ガードナーの『数学ゲーム』のコーナーで初めてお目にかかっている。
4桁の自然数で1111のようなすべて同じ数以外で、成立するのがこの「6174」への収束。
どうやるか。
「4572」でためそう。各桁の数字を大きい順にすると「7542」、小さい順とすると「2457」となる。
7542−2457=5085
「5085」についても同じく事を繰り返す。以後、この操作(カプラカー操作と呼ぶ)を延々とくりかえす。
8550−0558=7992
9972−2799=7173
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7641−1467=6174
このように必ず「6174」になる。この「6174」がカプレカー操作の収束数=カプレカ−の定数であります。
こんな不可思議な一文にもならぬ発見と証明をしたインド人カプレカ−をガードナーは尊敬していたようだ。単なる実利数学ではなく、このような純粋数学に驚異的な天才を発揮するのがインド人だと思う。
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ここで問題であります。
1213で開始すると{1213→ 2088→ 8532→ 6174} 4回で到達する。
2383では、{2383→ 4995→ 5355→ 1998→ 8082→ 8532→ 6174} 7回である。*1
さて、4桁の数は全体的に何回のカプレカ−操作で6174になるのであろうか?
ここではその集計を4桁の数字すべてで実行してみた。もちろん、「1111」から「9999」は除去する。
なお、これをプログラムするときに「0777」のような数の扱いに注意しないとヤケドしますので、ご注意を。
グラフの縦軸が回数、横軸が4桁の自然数(1000〜9998)である。
なんだか細部がわからないので、横軸の3000と3500を拡大してみた。
フームー、ぶちゃっけランダムのようだ。
どの回数が多いのであろうか? 縦軸が頻度、横軸が回数であります。
4回が2124個と最多であります。8回が二番目だ。それ以上は無いのです。
遷移図をためそう。最初の10個の遷移図です。
100個くらいになるとこんなグラフ。
数字を無理やりいれても読めませんな。
200個になるとこうです。最大のクビレに「6174」があります。
こうなると何が何だかわかりませんねえ。
というわけで、カプレカ−の顰(ひそ)みに倣って一文にもならぬ計算をしてしまった。今回もね。
【参考書】
- 作者: デイヴィッドウェルズ,芦ヶ原伸之,滝沢清
- 出版社/メーカー: 東京図書
- 発売日: 1987/12/01
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*1:操作回数でなく数字の出現回数をカウントしてます