关于神奇数字142857新的发现，不知发在这里是否合适，请大家拍砖

qianzc2015

神奇数字“142857”新的发现与解读
钱忠淳 新疆富蕴县前可可托海一中（836300）


- X" o. ]+ d  v1 @内容提要：多年来在国内外互联网上流传着一个“世界最神奇数字”142857，引起了各国青少年网民的浓厚兴趣。围绕这个神奇数字，人们津津乐道，网民跟帖连篇，惊奇赞叹不已。2012年底，有人提出计算公式，对它的神奇性质进行论证，才撩开了它的神奇面纱。。近两年来在神奇数字142857的乘方运算以及它的n次幂众数和的规律方面，又有了新的探索和发现。
关键词：神奇数字142857  142857的乘方 众数和
2 c4 _4 a0 ^5 ^8 x5 L
; v, p! u" }# j! v# O$ W4 }一、“142857”的神奇性质
现将142857这个数字 的神奇性质列表如下：
表1. 神奇数字142857的性质列表
142857×1=142857        142857×15=2142855        1+4+2+8+5+7=27
2+7=9
/ A8 U7 c3 b" C6 B1 a3 }( F14+28+57=99
, A4 R) ?1 b5 ?# V142+857=999
3 F! G$ {9 z2 F142857×2=285714        142857×23=3285711       
  _" g6 q( c+ x3 H8 n/ d- d: }142857×3=428571        142857×31=4428567       
3 n% t. S0 d9 c3 h% r. ~" U* @142857×4=571428        142857×39=5571423       
. M# ~% c" V& G, h& @# n142857×5=714285        142857×47=6714279        1428572=20408122449
142857×6=857142        142857×55=7857135        20408+122449
9 x& e2 f( w+ P9 l; O5 J, R. o=142857
$ @+ {5 z# H. }! X: c142857×7=999999        142857×63=8999991       
1428573=2915443148696793.
* L  V3 {+ g$ P! V; M1 L" C* H/ ~2 j        2915+443148+696793=1142856=8×142857
' a) c% x* Q  v' ]# X7 P1428574=416401461893377757601
        416+401461+893377+757601=2142855=15×142857
' N2 g1 {& R: b1428578=173465137830082936774412507899619681846631.
" k. a4 G2 W5 U173465+137830+082936+774412++507899+619681+846631
=3142854=22×142857
' }: `, t5 q8 M; e142857n+1=(142857n-1)/7(106-1)+142857
& F8 ?2 w0 F4 b! h- `
' t4 ?- _. E& ?9 n' l 这个数字应该是在计算“7”的倒数时受到启发而提出的：
1 y) a: k. q6 ^2 ]7 h% ? 1/7=0.1428571…，142857==999999/7 = (106-1)/7
( O, c( x1 _8 E: N& t142857这个数能被"9"整除（142857=15873×9），因此，它的各位数字之和应等于9：
142857=15873×9，
. _. `3 \& s* q9 i6 p+ {1×(105-1)+1+4×(104-1)+4+2(103-1)+2+8(102-1)+8+5(10-1)+5+7=15873×9.
/ P: J- P, F6 L4 F/ K) n8 M- N2 X/ K令1×(105-1)+4×(104-1)+2(103-1)+8(102-1)+5(10-1)=9R, 1+4+2+8+5+7=9(15873-R)=9S.
27=9S, 2× (10-1) +2+7=9S.  2+7=9.  (R, S 皆为自然数)
这表明，重复进行以上运算，最终将得到“9”。由此可见，将六位数142857 拆分为6个个位数相加，或3个二位数相加，或2个三位数相加，最终将得到“9”。
+ W$ R+ |! Z0 d( m& y7 t) a二、神奇数字142857的计算规律
以下就神奇数字142857的整数倍计算，它的n次幂计算以及n次幂“众数和”的规律，分别予以讨论。
（一）142857的简单整数倍（n<7）计算
1 D' _; v1 k# \. U. j为计算n×142857，笔者曾提出过表达系数n的不定方程[ ]
n=(10b-7a)，
% X% _* ?* }* Pn=1, 2, 3, 4, 5, 6.    a,b  为待定系数
3 m6 e; u$ o: s5 X; |' k0 m解此不定方程，得到
! A. f0 F6 ~  ~% y                  表2 不定方程的解
. \& E% u. q, \3 _0 i1 h. O5 B" Xn        1        2        3        4        5        6
a        142857        14        1        1428        14285        142
/ C0 c  r6 H  mb        6        2        1        4        5        3
由此得到142857的简单整数倍的计算式
nA=(10b-7a)A=10bA-106a+a（令 А =142857= (106-1)/7）    (1)
式 (1) 明确直观地表明了神奇数字142857简单整数倍(n<7)的变化规律，即 nA仍由这六个数字所组成，只是排列顺序发生了有规律的变化。以5 A为例：
5A=105A-14285×106+14285=14285700000-14285000000+14285=714285
在式 (1)中，等号后前面两项相减的结果是在“142857”中位于“7”（即5 A的首位数字）前的14285的消失，而加上第三项“+a”,14285 又出现了。
2 R! I4 i# _( `9 S: N% ~, K由上表可知，在以上142857的简单整数倍的计算过程中，消失而后复出的，总是在“142857”中该 nA首位数之前的数a，这个“ nA首位数”就是乘积1.4 n（取整数，1.4为142857的前两位）。如 n=2，3,4,5,6时， nA的首位数分别为2,4,5,7,8，在“142857”中它们前面的数a则分别为14,1,1428,14285,142. b表示a的位数。
7 f. G& S  f1 B4 Z2 A其实不用专门设立和求解不定方程（1），只要细心分析求“7”的倒数的运算过程，就能一目了然。求出1,4,2,8,5,7这六个数字经历了六步，即
101-7×1=3，102-7×14=2，103-7×142=6，104-7×1428=4，105-7×14285=5，106-7×142857=1。
归纳这六步就能得到表达这些简单整数的不定方程：
. X! y# L! f; l9 t7 S  ln=(10b-7a)，
% B; i- T6 L( c* \/ |$ q待定系数也一目了然了。
0 d$ X: }( p0 ~" K% n! C8 q当计算142857的任意正整数倍（7m+n）A时，式（1）可变化为
A=m×106+nA-m                          ( 2 )
因为 (7 m+n) A =7m A+ n A=7m (106-1)/7+ n A
' L$ B! E* s' ` 比如,求 13 A =？
   m=1，n=6，
13 A=（7+6 ) A=7 A+6 A= 1 × (106-1) +857142=1857141.  (6 A=857142).
: V3 @+ j' K+ X& v' f# O（二）142857的n次幂的计算
" V; t8 I* |5 m. Q7 ^结合二项式定理，将式（2）用于142857的n次幂的计算，可使运算过程更为简便。
由于 A=7m+1.(m=20408), 在(7m+1)n 的展开式中，末项为1，其余各项均含有7m的因子，
# m" _+ M+ N. ^4 ~) C7 w0 r  M由此
' X& U. `; S; w$ _: u8 n& i(7m+1)n= (7p+1)，7p=An-1，    An+1=An × A=(7p+1) (106-1)/7,
3 H! C/ I) w6 ~/ E. I( e# Z' S最终得到
An+1=（An-1）/7(106-1)+A                    （3）
2 h$ a7 a" T% \- G现运用式（3）计算1428572，研究A2与 A之间的关系：
  {( a( K& S6 k1428572=（A-1）/7 (106-1) +A =20408 ×106+142857-20408=20408122449,
2 M, R; n9 @0 t5 X( r+ M 142857=20408+122449.
( A+ A% X4 K5 z8 J这就是将1428572（20408122449）拆分为20408和122449，这两数之和正好等于142857的奥秘所在。
运用式（3）依次计算142857的高次幂，优越性尤为明显，如
7 r! |0 P) i/ R* Q; PA3=（A2-1）/7 (106-1) +A =2915443148696793
A4=（A3-1）/7 (106-1) +A  =416491461893377757601.
- p  ~3 V( }" F+ D7 g3 x8 n. h+ z) \试想，如果已知A3=2915443148696793，要用常规方法计算：
2915443148696793×142857=？
) \& a+ n) D! [- l被乘数与乘数分别为16位数和6位数，需通过多少次的乘法运算，又需通过多少次的加法运算！
（三）142857的n次幂An的“众数和”
; e9 ^9 w' d: F$ t# k1 A在142857的n次幂An的运算中，142857是个六位数的底数，将An数值的多位数划分为若干个六位数（最后一个可能不够六位），再将这些六位数相加，就得到它的“众数和”（用A1，A2，A3……表示）。例如：
! a* ~% O8 Q) K3 g& m/ D; n# U* FA3=2915443148696793，                           
' K* x  h5 G* N1 S, C A3=2915+443148+696793=1142856=8 A
现将142857的9次幂以内的数值及其众数和计算结果列举如下：
A1 =142857，                   A1 =142857= A
A2 =20408122449，                               A2=142857= A
) V/ Q' c, n. i. A, h  p6 z- ]- WA3=2915443148696793，                           A3=1142856=8 A
5 N" T) N# [0 z: `A4=416491461893377757601.                        A4=2142855=15 A
A5=59498720771702266317606057，                  A5=2142855=15 A
A6=8499808753283070659334248484849，             A6=2142855=15 A
A7=1214257179067759625180512735810073583，            A7=2142855=15 A
A8=173465137830082936774412507899619681846631，      A8=3142854=22A
2 E- \0 E+ i8 M7 D4 X& w3 \A9=24780709194992158098782247641015968889564164767，    A9=3142854=22 A
; ?6 _+ c& R, s# o' e显然，构成An 众数和的规律是An=(7R+1)A.                  （4）
而数字142857的n次幂An则构成等比数列。
现以A3为例，验证如下：
已知：
: y+ |3 \4 f* b, Q3 _$ hA3=2915443148696793（令a=2915，b=443148，c=696793）
* E9 q" d3 T5 q; [- [( i/ w1 _& PA3=2915+443148+696793=1142856=8 A
+ h8 c! j9 Q4 v' a证明：
A3= a×1012 +b×106+c
  = a×（106-1+1）2+b×（106-1+1）+c
  = a×（106-1）2+2 a（106-1）+a +b×(106-1）+b +c
  = a×（7A）2+2 a（7A）+a +b×(7A）+b +c.
又： A3=7A×(A2-1)/7+A. 因此，
. L7 |9 i8 G% b- a1 qa+b+c= A3-[ a×(7A）2+2 a（7A） +b×(7A)]
       =7 A[(A2-1)/7- a×(7A)-2a-b]+A
=7A(P-Q)+A
= (7R+1)A.                                                
以上P,Q,R 均为自然数。
对A3
a+b+c=7 A[(A2-1)/7- a×(7A)-2a-b]+A =7A(P-Q)+A =7A(2915446064-2915446063)+A=8 A.
三 、总结
以上就是对神奇数字142857各种奥秘的发现和解读。
5 K0 x" P5 A; W
. N  c+ u' S( R参考文献：
3 p8 u8 ?7 M1 `" O[1] 钱忠淳,“Раскрытие секретов магического числа 142857”(破解神奇数字 142857)[J]，俄罗斯《МАТЕМАТИКА В ШКОЛЕ》（中学数学），2012，（10）.
8 W- M& Z- D4 M& i, n$ N$ Z  ?