完全數〔PerfectNumber〕,又稱:完美數或完備數,是一些特殊的自然數:它所有的真因子〔即除了自身以外的因數〕的和,恰好等於它本身,完全數不可能是楔形數、平方數、佩爾數或費波那契數。
例如:第一個完全數是〔6〕,它有因數:1、2、3、6,除去它本身6外,其餘3個數相加,{\display style {{{1}+{2}}+{3}}=6}{\display style {{{1}+{2}}+{3}}=6},恰好等於本身。第二個完全數是28,它有因數1、2、4、7、14、28,除去它本身28外,其餘5個數相加,{\display style {{{{{1}+{2}}+{4}}+{7}}+{14}}=28}{\display style {{{{{1}+{2}}+{4}}+{7}}+{14}}=28},也恰好等於本身。後面的數是496、8128。
十進位的5位數到7位數、9位數、11位數、13到18位數等位數都沒有完全數,它們不是虧數就是盈數。
完全數的發現
古希臘數學家歐基里德是運用{\display style 2^{n-1}\times(2^{n}-1)}2^{{n-1}}\times(2^{n}-1)的表達式發現前四個完全數的。
當{\display style n=2:}{\display style n=2:}{\display style {{{2}^{1}}\times{\left({{{2}^{2}}-{1}}\right)}}=6}{\display style {{{2}^{1}}\times{\left({{{2}^{2}}-{1}}\right)}}=6}
當{\display style n=3:}{\display style n=3:}{\display style {{{2}^{2}}\times{\left({{{2}^{3}}-{1}}\right)}}=28}{\display style {{{2}^{2}}\times{\left({{{2}^{3}}-{1}}\right)}}=28}
當{\display style n=5:}{\display style n=5:}{\display style {{{2}^{4}}\times{\left({{{2}^{5}}-{1}}\right)}}=496}{\display style {{{2}^{4}}\times{\left({{{2}^{5}}-{1}}\right)}}=496}
當{\display style n=7:}{\display style n=7:}{\display style {{{2}^{6}}\times{\left({{{2}^{7}}-{1}}\right)}}=8128}{\display style {{{2}^{6}}\times{\left({{{2}^{7}}-{1}}\right)}}=8128}
一個偶數是完美數,若且唯若它具有如下形式:{\display style 2^{n-1}(2^{n}-1)}2^{{n-1}}(2^{n}-1),其中{\display style 2^{n}-1}2^{n}-1是質數,此事實的充分性由歐基里德證明,而必要性則由歐拉所證明。
例如:上面的{\display style 6}6和{\display style 28}28對應著{\display style n=2}n=2和{\display style 3}3的情況。我們只要找到了一個形如{\display style 2^{n}-1}2^{n}-1的質數〔即梅森質數〕,也就知道了一個偶完美數。
儘管沒有發現奇完全數,但是當代數學家奧斯丁歐爾證明,若有奇完全數,則其形式必然是{\display style 12p+1}12p+1或{\display style 36p+9}36p+9的形式,其中{\display style p}p是質數。
首10個完全數是:
6〔1位數〕
28〔2位數〕
496〔3位數〕
8,128〔4位數〕
33,550,336〔8位數〕
8,589,869,056〔10位數〕
137,438,691,328〔12位數〕
2,305,843,008,139,952,128〔19位數〕
2,658,455,991,569,831,744,654,692,615,953,842,176〔37位數〕
191,561,942,608,236,107,294,793,378,084,303,638,130,997,321,548,169,216〔54位數〕
或許生活中的一切都取決於我們向哪個方向看,多視角才能呈現生命的真象?
不同的視角,有不同的看法?欲窺全貌,就無法只停留在某一視角。就像我們無法停留在某一時間點,讓青春永駐。
歡迎來和小畢研讀「生活與智慧」這門課。