选自《数论妙趣——数学女王的盛情款待》
第八章 数码与9的魔术(节选)
数码9的奇异性质常被魔术家与术数家利用,是一些戏法的基础。如,有一个等式2A99561=[3×(523+A)]2,要求在60秒内求出数码A。乍一看似乎根本不可能,可是,如果发现等式右边含有因数32=9,根据“弃九法”,等式左边应该能被9整除。除A以外,2A99561其余数码之和是2+9+9+5+6+1=32,32-3×9=5,也可以3+2=5,所以,A=4,也就立即可以算出了。
所谓“弃九法”,就是说,求一个数的数字和时,如果超过9,可以弃去9或9的倍数,直到小于9为止,也可以反复求数字和,结果相同。而一个数除以9的余数,与这个数用弃九法得到的数字和相同。
用弃九法,可以检验四则运算是否正确。 如,4671+2198+7422+5611+1105=21007。 这些加数的弃九数字和是:
4+6+7+1=18,18-2×9=0,或者1+8=9,9-9=0; 2+1+9+8=20,20-2×9=2,或者2+0=2; 7+4+2+2=15,15-9=6,或者1+5=6; 5+6+1+1=13,13-9=4,或者1+3=4; 1+1+0+5=7。
这些加数的弃九数字和相加,得0+2+6+4+7=19,19-18=1;而21007的弃九数字和是2+1+0+0+7=10,10-9=1,二者相等,说明计算正确。
再如,5327×649=3457223。
两个因数的弃九数字和分别是:5+3+2+7=17,1+7=8;6+4+9=19,19-18=1。两个因数弃九后的数字和相乘,得8×1=8;而3457223的弃九数字和是3+4+5+7+2+2+3=26,2+6=8,二者相等,说明计算正确。
有一种类似的戏法:
“随便你写出一个很大的数,从中抹掉一个数码,我再填入一个数字,就能使这个大数能被9整除。”
例如:所写的数是53219645*2789,因为已知数码的弃九数字和是5+3+2+1+9+6+4+5+2+7+8+9=61,6+1=7,于是,填入的数码应该是9-7=2。
* * *
下面是一个数字宝塔:
1×9+2=11 12×9+3=111 123×9+4=1111 1234×9+5=11111 12345×9+6=111111 123456×9+7=1111111 1234567×9+8=11111111 12345678×9+9=111111111 123456789×9+10=1111111111
如果把等式左边的一般项(第n项)写作
(10n-1+2×10n-2+3×10n-3+?+n)×(10-1)+(n+1)。 上述现象的秘密就显而易见了。因为,在把括号乘出并化简后,即得: (10n-1+2×10n-2+3×10n-3+?+n)×(10-1)+(n+1)
=(10n-1+2×10n-2+3×10n-3+?+n)×10-(10n-1+2×10n-2+3×10n-3
+?+n)+(n+1)
=10n+2×10n-1+3×10n-2+?+10n-10n-1-2×10n-2-3×10n-3-?-n)+(n+1)
=10n+10n-1+10n-2+?+10n+1
用普通的写法,就是1重复出现(n+1)次。 下面是另外一些神奇的数字宝塔:
9×9+7=88 99×9+6=888 999×9+5=8888 9999×9+4=88888 99999×9+3=888888 999999×9+2=8888888 9999999×9+1=88888888 99999999×9+0=888888888
1×8+1=9
12×8+2=98 123×8+3=987 1234×8+4=9876 12345×8+5=98765 123456×8+6=987654 1234567×8+7=9876543 12345678×8+8=98765432 123456789×8+9=987654321
1×1=1 11×11=121 111×111=12321 1111×1111=1234321 11111×11111=123454321 111111×111111=12345654321 1111111×1111111=1234567654321 11111111×11111111=123456787654321 111111111×111111111=12345678987654321
7×7=49 67×67=4489 667×667=444889 6667×6667=44448889 66667×66667=4444488889 666667×666667=444444888889 6666667×6666667=44444448888889
?? 4×4=16 34×34=1156 334×334=111556 3334×3334=11115556
33334×33334=1111155556
?? 9×9=81 99×99=9801 999×999=998001 9999×9999=99980001 99999×99999=9999800001 999999×999999=999998000001 9999999×9999999=99999980000001
?? 7×9=63 77×99=7623 777×999=77663 7777×9999=7776663 77777×99999=777766663 777777×999999=77777666663
?? 1×7+3=10 14×7+2=100 142×7+6=1000 1428×7+4=10000 14285×7+5=100000 142857×7+1=1000000 1428571×7+3=10000000 14285714×7+2=100000000 142857142×7+6=1000000000 1428571428×7+4=10000000000 14285714285×7+5=100000000000 142857142857×7+1=1000000000000
* * *
下面是两个奇妙的数型:
987654321× 9= 8888888889 987654321×18=17777777778 987654321×27=26666666667 987654321×36=35555555556 987654321×45=44444444445 987654321×54=53333333334 987654321×63=62222222223 987654321×72=71111111112 987654321×81=80000000001
12345679× 9=111111111 12345679×18=222222222 12345679×27=333333333 12345679×36=444444444 12345679×45=555555555 12345679×54=666666666 12345679×63=777777777 12345679×72=888888888 12345679×81=999999999
利用最后一个数型的数量关系,可以表演一个戏法:
先写下12345679,然后,请对方挑一个他喜欢的数字。你心算出他选定的数与9的乘积,把它写出来。让对方把两个数乘起来。
很快,戏剧性的结果出现了,得数就是一连串他所喜欢的数字。比如,他选定的数字是4,你就写出36,结果,12345679×36=444444444。
另一个奇妙的数型与37有关:
3×37=111,而1+1+1=3 6×37=222,而2+2+2=6 9×37=333,而3+3+3=9 12×37=444,而4+4+4=12 15×37=555,而5+5+5=15 18×37=666,而6+6+6=18