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亲和数(Amicable numbers) , 又称相亲数、友爱数、友好数 , 指两个正整数中 , 彼此的全部正约数之和(本身除外)与另一方相等 。毕达哥拉斯曾说:“朋友是你灵魂的倩影 , 要像220与284一样亲密 。”
市面上你可能还可以买到由两片分别刻有“220”和“284”的半边心形拼成的钥匙串或者首饰 。人们购买它们 , 并将一半送给心爱的人 , 将另一半留给自己 , 我也做过这样的事 。相传于古希腊 , 220 和 284 是友情和浪漫的象征 , 直到现在 , 仍有一些书呆子使用这个寓意 。
220 的因子包括 1、2、4、5、10、11、20、22、44、55 和 110 。它们看起来似乎没有什么奇特之处 , 但是如果将它们加起来 , 你就会发现它们的和恰好等于 284 。这也没什么特别的?那就再将 284 的所有因子(1、2、4、71、142)加起来 , 结果会是——220 。将一个数的所有因子加起来会得到另外一个数 , 220 和 284 就是这样亲密相连 , 因而得到了一个名字:「亲和数(amicable number)」(相亲数) 。
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这两个数不是唯一的亲和数 。费马在 1636 年发现了一对新的亲和数 , 它们是 17,296 和 18,416 。但要使用它们 , 你可能得买个大一点的钥匙串或者首饰 。勒内·笛卡尔(Rene Descartes)在 1638 年又发现了一对亲和数——9,363,584 和 9,437,056 , 要使用这两个数字 , 估计只能镶边了 。1747 年 , 欧拉也加入了寻找亲和数的游戏中 , 并发现了大约 60 对新的亲和数 , 好好地炫耀了一把 。但是所有人都没有发现第二小的亲和数对——1,184 和 1,210 , 它们在 1866 年被当时只有 16 岁的中学生 B.尼科洛·I.帕格尼尼(B. Nicolo I. Paganini)发现 。我们已无从考证他发现的动力是来自恋爱还是研究数学 。
如果你想知道更多亲和数 , 可以在以下网站(amicable.homepage.dk)上找到所有已知的亲和数及其发现者的信息 。
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我们仍然对亲和数了解甚少 。长久以来 , 有一个猜想认为所有亲和数都是 2 或 3 的倍数 , 但是 1988 年发现的两个亲和数——42,262,694,537,514,864,075,544,955,198,125 和 42,405,817,271,188,606,697,466,971,841,875 证明了这个猜想是错误的 。于是猜想又变成:所有亲和数都是 2、3 或 5 的倍数 , 但人们在 1997 年又发现了一个包含 193 个数字的反例 。还有猜想断言有无穷多对亲和数 , 但即便现在已经找到了至少 11,994,387 对亲和数 , 说实话 , 我已经不知道该相信谁了 。
12,496 是亲和数的变异 , 将它的因子加起来 , 会得到 14,288;再将 14,288 的因子加起来 , 会得到 15,472;持续这个过程 , 15,472 会变成 14,536 , 14,536 会变成 14,264 , 14,264 会变成 12,496 , 正好回到起点 。不过不管怎样 , 这一趟下来还真是刺激!通对因子求和 , 我们得到了这个由 5 个数组成的环路 。这样的数链被称为「交际数(sociable number)」 。还有环路长度远远超过 5 的交际数 。它们虽没有亲和数关系紧密 , 但是我们对它们持开放态度 。[你可能已经注意到 , 我们把原数本身排除在因子之外 , 对所谓的“真因子”(proper factor , 即所有包括 1 但不包括原数本身的因子)求和 。]
接下来 , 最神奇的数要来了:有一些罕见的数 , 当你把它们的因子相加 , 会得到原数 。最小的例子是 6 , 6 的因子是 1、2 和 3 , 而 1+2+3=6;之后是 28 , 因为 28=1+2+4+7+14 。古希腊人称这些数为「完全数(perfect number)」 。下一个完全数是 496 , 再接下来就是一个比较大的跨越 , 到了 8,128 。再往后 , 就越来越荒唐了 。下一个完全数是 33,550,336 , 接下来是 8,589,869,056 , 后脚紧跟着的是 137,438,691,328 , 再后面那个拖后腿的则是 2,305,843,008,139,952,128 。
古希腊人发现了 8,128 之内的前 4 个完全数 。33,550,336 首次确认为完全数是在 1456 年 , 后面的 7 个完全数都是在后来的 500 年中发现的 , 最大的完全数含有 77 个数字 。从 1952 年开始 , 计算机的应用发现了另外 36 个更大的完全数 。目前已知的最大完全数是在 2013 年发现的 , 包含 34,850,340 个数字(最后一个数字是 6) 。这让人非常震惊 , 它的真因子多达 115,770,321 个 , 加起来竟然恰好等于自身 。
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