数学黑洞问题的研究

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对“数字黑洞”的研究
五(4)王梓政 对“数字黑洞”的研究
引入
同学们听说过茫茫宇宙之中,存在着一种神秘的天体——黑洞吗?它的引力极强,任何物质经过它的附近,都要被它吸引进来,再也不能出来,这种神秘的现象就叫黑洞现象。无独有偶,在数学中也有这种神秘的黑洞现象。老师说,对于数学黑洞,无论你怎样设值,在规定的处理法则下,最终都将得到一个固定的值。老师以四位数的黑洞的算法为例给我们介绍了数字黑洞:取任一个四位数4个数字都一样的除外)组成一个最大数的四位数和一个最小的四位数,用最大数减去最小数,所得的差再重复上述过程,最多七步,必得6174。比如:取四位数8032,重新组合后最大数为8320最小数则为2038无论你再怎样继续运算,就像宇宙中的黑洞可以将任何物质牢牢吸住一样,最终都无法“逃脱”6174这个数值,都是重复这个数,这就是四位数的“黑洞”现象。
一.问题提出
听了老师的介绍后,我们和同学都对数字黑洞产生了浓厚的兴趣。四位数的数字黑洞值是6174那么三位数也有黑洞值吗?其他多位数呢?它们黑洞值会是多少呢?会存在什么规律吗?带着这些问题,我们和同学一起进行了探究。
二.研究思路:


1.用上述方法举例计算各种多位数的黑洞现象,再对比发现其中的规律。
2.用计算器帮助计算。 三、研究过程
1.一位数:一位数肯定没有黑洞现象。它只有一个数字组成。无需研究。
2.二位数:我们取了22个不同的数字的二位数,组成一个最大和最小的数,用最大的数减去最小的数所得的差,再重复上述过程,结果发现最后的答案是9
1 82-28=5454-45=9

2 75-57=1881-18=6363-36=7272-27=4554-45=9 我们又分别举了几组不同的数字,发现最后结果都是9。这就是二位数的黑洞值了。
3.三位数
我们也选出了23个数,计算如下:
3 841148=693,963369=894,984489=495,954459=495 4 865568=297,972279=693,963369=594,954459=495 我们不放心,又举进行了多次验证。功夫不负有心人,多次运算都证明,三位数的数学黑洞就是495了。
4.五位数
我们很高兴通过努力知道了三位数的黑洞值,这大大鼓舞了我们去寻找5位数的数字黑洞的信心。这一次我们首先选择了96521五个数,

照上述方法计算得到:
5 9652112569=83952, 9853223589=74943, 9744334479=62964, 9664224669=71973, 9773113779=83952
怎么得不到一个固定的值了,而是83952749436296471973这几个数在循环呀?
我们赶紧有找了86542这五个数进行计算: 6 94321-12349=81972 98721-12789=85932 7 98532-23589=74943 97443-34479=62964
96642-24669=71973 97731-13779=83952
啊,也是这四个数循环出现! 我们又分头举例计算:
7 8654224568=61974 9764114679=82962, 9862222689=75933, 9753333579=63954, 9654334569=61974, 9764114679=82962
8 86431-13468=72963 97632-23679=73953
97533-33579=63954 96543-34569=61974 97641-14679=82962 98622-22689=75933 97533-33579=63954
这时循环的四个数变成了61974829627593363954
经过多组数据的探究,我们发现五位数的数字黑洞不是某一个数了,而是四个数不断循环出现,而且这四个数还出现了两种不同的版本,这是这么

回事呢?还有没有不同的版本呢?如果用这样的方法再计算下去太花时间了,也不可能找到全部的可能性。我们打算去查找资料。
5.资料发现:
通过资料查找,我们发现以上计算过程称为“卡普雷卡尔运算”,这个现象称“归敛”,其结果6174称“归敛结果”。任意N位数都会类4位数那样归敛(12位数无意义 3位数归敛到唯一一个数495 4位数归敛到唯一一个数6174 7位数归敛到唯一一个数组( 87数组成的循环数组----称归敛组其它每个位数的数归敛结果分别有若干个,归敛数和归敛组兼而有之(14位数共有9×1013次方个数的归敛结果有6个归敛数,21个归敛组。一旦进入归敛结果,继续卡普雷卡尔运算就在归敛结果反复循环,再也“逃”不出去。 原来“数字黑洞”现象在数学里称为“归敛”,归敛的结果可以是一个数,还可以是一组数呢!而且任何对一个多位数进行“卡普雷卡尔运算”都会有归敛结果,只有7位数会归敛到唯一的一个数组,其他每个位数的归敛结果分别有若干个-----怪不得我们计算的五位数的归敛结果出现了两种。看来我们在三位数中发现是正确的,在五位数的探究还仅仅只走了一点点。我们也有一点不明白:为什么二位数的归敛现象会无意义呢?翻看其他资料也找不到答案。 四.研究体会
这次的研究,不仅让我们拓展了对数字黑洞的知识,激发我们的求知探索的欲望。同时也让我们明白了一个道理:学数学要多思考,要学会举一反三,要大胆假设,小心求证。作为一个小学生,我们的能力毕竟是有限的,

对数学黑洞的认识还不够透彻,我们多么希望今后能在“知识的海洋”中发现属于我们的“新大陆”,为人类的科学研究作出自己的贡献!


本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/79269f87f90f76c660371a62.html

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