Введение

Числа с определенным свойством, включающим рекурсивное суммирование. В теории чисел счастливое число — это число, которое в конечном итоге достигает 1, когда заменяется суммой квадратов его цифр. Например, 13 — счастливое число, потому что , а 4 — не счастливое число, поскольку последовательность, начинающаяся с и , в конечном итоге достигает , числа, с которого началась последовательность, и процесс продолжается в бесконечном цикле, не достигая 1. Число, которое не является счастливым, называется несчастливым или печальным. В более общем смысле, счастливое число — это натуральное число в заданной системе счисления, которое в конечном итоге достигает 1 при итеративном применении совершенной цифровой инвариантной функции. Происхождение счастливых чисел неясно. Счастливые числа стали известны Регу Алленби (британскому автору и старшему преподавателю чистой математики в Лидском университете) благодаря его дочери, которая узнала о них в школе. Однако предполагается, что они "могли возникнуть в России".

Естественная плотность счастливых чисел

При рассмотрении первых миллиона счастливых чисел, обнаруживается, что их естественная плотность составляет около 0,15. Возможно, удивительно, но счастливые числа не имеют асимптотической плотности. Верхняя плотность счастливых чисел превышает 0,18577, а нижняя плотность меньше 0,1138.

Счастливые базы

Счастливая система счисления — это система счисления, в которой каждое число является счастливым. Единственные счастливые целые системы счисления, меньшие 5e8, — это система счисления с основанием 2 и система счисления с основанием 4.

4 счастливых числа

Для основания 4, единственным положительным совершенным цифровым инвариантом является тривиальный совершенный цифровой инвариант 1, и других циклов нет. Поскольку все числа являются предпериодическими точками для этого преобразования, все числа сходятся к 1 и являются счастливыми. Следовательно, основание 4 является счастливым основанием.

Счастливые простые числа

Счастливое простое число – это число, которое является одновременно счастливым и простым. В отличие от счастливых чисел, перестановка цифр счастливого простого числа не обязательно создаст другое счастливое простое число. Например, хотя 19 является счастливым простым числом в десятичной системе, 91 = 13 × 7 не является простым (но всё равно является счастливым в десятичной системе). Все простые числа являются счастливыми в двоичной и четверичной системах, и, следовательно, существуют 4 счастливых простых числа, поскольку основание 2 и основание 4 – счастливые основания.