Кіріспе
Санның қасиеттері
Математикада, санның тұрақтылығы – берілген операцияны бүтін санға қанша рет қолдану керек екенін көрсетеді, осылайша сан өзгермейтін белгілі бір нүктеге жетеді. Көбінесе, бұл теріс емес бүтін санның қосындылық немесе көбейтулік тұрақтылығын білдіреді, яғни санды бір таңбалы санға дейін оның таңбаларының қосындысымен немесе көбейтіндісімен қанша рет алмастыру керек. Сандар таңбаларға бөлінетіндіктен, қосындылық немесе көбейтулік тұрақтылық негізге байланысты. Осы мақаланың қалған бөлігінде ондық жүйе қолданылады. Санның қосындылық тұрақтылығын есептеу барысында қол жеткізілген бір таңбалы соңғы күй – оның сандық түбірі. Басқаша айтқанда, санның қосындылық тұрақтылығы, оның сандық түбірін алу үшін оның таңбаларын қанша рет қосу керектігін көрсетеді.
In mathematics, the persistence of a number is the number of times one must apply a given operation to an integer before reaching a fixed point at which the operation no longer alters the number. Usually, this involves additive or multiplicative persistence of a non negative integer, which is how often one has to replace the number by the sum or product of its digits until one reaches a single digit. Because the numbers are broken down into their digits, the additive or multiplicative persistence depends on the radix. In the remainder of this article, base ten is assumed. The single digit final state reached in the process of calculating an integer's additive persistence is its digital root. Put another way, a number's additive persistence counts how many times we must sum its digits to arrive at its digital root.
Мысалдар
2718-дің қосынды тұрақтылығы 2: біріншіден, 2 + 7 + 1 + 8 = 18 екенін, содан кейін 1 + 8 = 9 екенін анықтаймыз. 39-дың көбейту тұрақтылығы 3-ке тең, себебі 39-ды бір таңбалы санға дейін азайту үшін үш қадам керек: 39 → 27 → 14 → 4. Сондай-ақ, 39 – көбейту тұрақтылығы 3 болатын ең кіші сан.
Берілген көбейту тұрақтылығының ең кіші сандары
10-дық санау жүйесінде көбейту тұрақтылығы >11 болатын сан жоқ деп есептеледі: бұл 1020 000-ға дейінгі сандар үшін рас деп дәлелденген. 0, 1, 2 тұрақтылығы бар ең кіші сандар: 0, 10, 25, 39, 77, 679, 6788, 68889, 2677889, 26888999, 3778888999, 277777788888899. Осы сандарды іздеуді осы рекордтық сандардың ондық разрядтарының қосымша қасиеттерін пайдалану арқылы жылдамдатуға болады. Бұл разрядтар өсу ретімен орналасуы керек (екінші саннан – 10-нан басқа), ал алғашқы екі разрядтан басқа барлық разрядтар 7, 8 немесе 9 болуы керек. Сондай-ақ, алғашқы екі разрядқа қатысты қосымша шектеулер де бар. Осы шектеулерге сүйене отырып, рекордтық тұрақтылығы бар n цифрлы сандарға үміткерлердің саны тек n-нің квадратына пропорционалды, яғни барлық мүмкін n цифрлы сандардың өте шағын бөлігі. Дегенмен, жоғарыдағы тізбектен кездеспейтін кез келген санның көбейту тұрақтылығы >11 болады; мұндай сандар жоқ деп саналады және егер олар болса, онда 20 000-нан астам цифрдан тұруы керек.
0, 10, 25, 39, 77, 679, 6788, 68889, 2677889, 26888999, 3778888999, 277777788888899. The search for these numbers can be sped up by using additional properties of the decimal digits of these record breaking numbers. These digits must be in increasing order (with the exception of the second number, 10), and – except for the first two digits – all digits must be 7, 8, or 9. There are also additional restrictions on the first two digits. Based on these restrictions, the number of candidates for n digit numbers with record breaking persistence is only proportional to the square of n, a tiny fraction of all possible n digit numbers. However, any number that is missing from the sequence above would have multiplicative persistence > 11; such numbers are believed not to exist, and would need to have over 20,000 digits if they do exist.
Қосымшаның тұрақтылық қасиеттері
Санның аддитивтік тұрақтылығы санның өзінен кіші немесе оған тең болады, тек сан нөлге тең болғанда ғана теңдік орын алады. Белгілі бір негізде және натурал сандар үшін және сандарының аддитивтік тұрақтылығы бірдей. Санның аддитивтік тұрақтылығы туралы толық ақпаратты мына жерден қараңыз.
Берілген аддитивтің ең аз саны
Алайда, санның аддитивті тұрақтылығы кез келген деңгейде үлкен болуы мүмкін (дәлел: берілген сан үшін, 1 цифрының қайталануынан тұратын санның тұрақтылығы, санның тұрақтылығынан 1-ге артық). Аддитивті тұрақтылығы 0, 1, 2, ... болатын ең кіші сандар: 0, 10, 19, 199, 19999999999999999999999, ...
Тізімдегі келесі сан (аддитивті тұрақтылығы 5 болатын ең кіші сан) 2 × 10² × (10²² − 1) / 9 − 1 (яғни, 1-ден кейін 2222222222222222222222 9-дық саны). Кез келген белгілі негізде, санның цифрларының қосындысы оның логарифміне пропорционалды; демек, аддитивті тұрақтылық қайталанатын логарифмге пропорционалды, ал берілген аддитивті тұрақтылықтың ең кіші саны тетрациялық түрде өседі.
0, 10, 19, 199, 19999999999999999999999,
The next number in the sequence (the smallest number of additive persistence 5) is 2 × 102×(1022 − 1)/9 − 1 (that is, 1 followed by 2222222222222222222222 9's). For any fixed base, the sum of the digits of a number is at most proportional to its logarithm; therefore, the additive persistence is at most proportional to the iterated logarithm, and the smallest number of a given additive persistence grows tetrationally.
Шекті тұрақтылығы бар функциялар
Кейбір функциялар белгілі бір деңгейге дейін ғана сақталуға мүмкіндік береді. Мысалы, ең кішкентай цифрды табатын функция тек 0 немесе 1 сақталуын қамтамасыз етеді, себебі сіз бір таңбалы саннан бастайсыз немесе бір таңбалы санға қарай өтесіз.