回文数

昨天收到一个朋友的微信祝福:“有木有发现今天的日期正反读都是今天:2016102,在生命中唯一的今天……”,看到这段信息,我脑海中浮现“回文数”的概念,今天我来给大家聊聊数学中的一个奇葩:回文数。

“回文”是我国古典文学作品中的一种有趣的特殊题材,有回文联、回文诗等。我们先分享两个故事。

回文诗中最有名的是宋代李禺写的《夫妻互忆回文诗》。

             夫妻相思
            宋朝.李禺
枯眼望遥山隔水,  往来曾见几心知。
壶空怕酌一杯酒,       笔下难成和韵诗。
途路阻人离别久,    酒杯一酌怕空壶。
孤灯夜守长寥寂,   夫忆妻兮父忆儿。

这首诗顺着读是夫想妻的意境,讲的是一个丈夫望着山和水想着妻子,即使酒壶空了还怕喝酒,都无法下笔写诗句,在路上遇到人还说着两人离别很久的事情,妻子的消息因为没有大雁往往都很迟才能够收到,深夜独自一个人守着很寂寞,默默的回忆着妻子和孩子。

将原先的诗给倒着读一遍,都很押韵也有着另一种的意境。

             夫妻相思
            宋朝.李禺
儿忆父兮妻忆夫,  寂寥长守夜灯孤。
迟回寄雁无音讯,   久别离人阻路途。
诗韵和成难下笔,  酒杯一酌怕空壶。
知心几见曾来往,  水隔山遥望眼枯。

倒着读变成了妻想夫另一种的意境,写了儿子想起来父亲妻子也想丈夫,漠漠的一个人空守着深夜里面的那一盏灯火,很久都没有回来也没有书信寄过,这么长时间的离别都觉得道路很难,想写出诗却又觉得很难下笔描述,想喝一杯酒却又怕酒壶空了,山和水都把眼睛给望穿了也没有见到丈夫的归来。
只是顺序不一样了,完全把两个人的心里都给描述了出来,真的是很厉害。

回文联的故事流传着很多,我们今天只提一个:相传,古时有一位秀才来游一名胜——斗鸡山。他在山上纵目观望,觉得处处可爱,连山名也觉得新奇可亲。他一面游览,一面念念有词,不知不觉地哼出一句对联:

斗鸡山上山鸡斗;

但是,却怎么也对不出下联来。正当他苦思冥想之时,忽然来了一位白发长者。秀才定睛一看,来者正是他的启蒙老师。因而高兴万分。师生二人叙礼之后,秀才说出内心的苦衷。老师对他说:“你的上联是回音对,正读反念,其音其义都是一样。”秀才问老师可有佳对?老师说:“我刚才游了龙隐洞,何不以此来对!”说罢,念道:

龙隐洞中洞隐龙。

秀才一听,极为兴奋,感叹地说:“此乃天赐绝对矣!”

数学与文学有着相似之处,在数学中也有着“回文数”,如121,12321,2016102等等,在数学里,无论从左读到右还是从右读到左,都是同一个数的正整数称为回文数。

那么怎样获得一个回文数呢? 

方法一:按定义任意写。如:2332,76567,……等。 

方法二:一般地,把任一个两位以上的整数与其数字逆序组成的整数相加,所得的结果进行相同的有限次操作。如:12+21=33;75+57=132,132+132=363;2579+9752=12331, 

12331+13321=25652;…… 等。这也仅仅是个猜想,因为有些数并不“驯服”。比如说196这个数,按照上述变换规则重复了数十万次,仍未得到回文数。但是人们既不能肯定运算下去永远得不到回文数,也不知道需要再运算多少步才能最终得到回文数。

方法三:一般地,把任一个两位以上的整数与其数字逆序组成的整数相减(大数减小数)后除以9即可,若不是回文数,再结果除以2可得。如:(971-179)÷9=792÷9=88;(9752-2579)÷9=7173÷97173=787;(976431-134679)÷9=841752÷9=93528,93528÷2=46764;…… 等。 

在十进制的正整数下,所有一位数1、2、3、4、5、6、7、8、9都是回文数,显然1位回文数有9个。

两位数的回文数有11、22、33、44、55、66、77、88、99共9个。

三位数的回文数有101、111、121、131、141、151、161、171、181、191、202、……、909、919、929、939、949、959、969、979、989、999共有90个回文数。

那么n位回文数有多少个呢?我们来看一道湖北卷的高考题(不得不说湖北高考的数学文化背景还是很棒嘀):

(2012年湖北理13)回文数是指从左读到右与从右读到左都一样的正整数。如22,121,3443,94249等。显然2位回文数有9个:11,22,33,……,99。3位回文数有90个:101,111,121,……191,202,……999。则

(1)4位回文数有      个。

(2)2n+1位回文数有      个。

解决这一问题我们可以从两个不同的角度来解决:

解法一:(归纳猜想)

易知1位回文数有9个,2位回文数有9个,3位回文数有90个,4位回文数有90个,5位回文数有900个,6位回文数有900个,……可猜想2n+1位回文数有9×10^n个。

解法二:(排列组合)

由对称性可知(1)、4位回文数第1、4位取同一个非零数有9种取法,第2、3位取同一个数有10种取法,所以4位回文数有9×10=90个。

(2)、2n+1位回文数的首位和末尾取同一个非零数有9种取法,其余为关于中间对称,每两位有10种取法,中间一位有10种取法,所以2n+1位回文数有9×10×10×…×10=9×10^n个。

当然如果进一步研究,你们就会发现回文数中其他奇妙的特征,譬如还可以研究回文数的和,以及回文素数以及平方回数等等。小编对英文基本上属于白痴级别,向枕边高人请教,才知道英语也有有趣的回文句。其中最著名的有两句,一为:“Madam,ImAdam.”(小姐,我是亚当。)据说,这是亚当在伊甸园里初见夏娃作自我介绍时说的话;

另一为:“AblewasIereIsawElba.”(在见到厄尔巴岛之前,我是强有力的。)

这句脍炙人口的话,据说是拿破仑被流放到地中海的厄尔巴岛时说的。

不仅感叹:回文,是自然界和人文界的一道亮丽的风景。实际上“世界上不是没有美,而是缺少发现美的眼睛”,不是吗?朋友们!

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