在神秘的王国里有一个图书馆,其中有一本书是国王特别珍爱的,有一天他对自己的大臣说起来。
“把这本书随便翻到哪一页.告诉我那里写着什么数!”国王吩咐说,顺从的大臣说出了数4 783。
“现在,随你翻多少页,告诉我你翻到的那一页上写着什么数!”执行了这个命令后,大臣说出了数1955。
“现在,随你取两个四位数!”国王继续说,大臣选了2 079和7 081。
“请你从第一个得到的数(即4 783)开始,到第二个(即1955)为止,按照书上的次序,大声地读出2 079和7 081之间的所有的数。”
顺从的大臣也完成了这个不容易的任务,他必须念完2 000个左右的数,从中去掉大约1 000个。
然后,国王叫大臣检查一下,剩下来的数所形成的数列相邻项之差等于什么,结果,这些差仅仅只取三个不同的值!
你能不能以一个不大的模型(国王的书里有一万个数)为例,说明这本魔书的秘密在哪里?
解 国王的魔书是以下述原则为基础的。
考虑10 000对数(n,nz-【nz】),其中,z=(
-1)/2是(与“黄金分割”联系在一起的)“黄金数”,凡是从1到10 000的自然数列,符号【x】是数x的整数部分,即不超过x的最大整数。把这些数偶这样地分布,使它们的第二个数nz-【nz】形成增列,然后,按照这种次序写出每个数偶对应的第一项n,所得的表叫铁数表。
例如,我们对n=10,即对自然数1到10作铁数表。
因
≈2.236,则z=(
-1)/2≈0.618,对这10个数有
|
n |
nz-【nz】 |
n |
nz-【nz】 |
|
1 |
0.618 |
6 |
0.708 |
|
2 |
0.236 |
7 |
0.326 |
|
3 |
0.854 |
8 |
0.944 |
|
4 |
0.472 |
9 |
0.562 |
|
5 |
0.090 |
10 |
0.180 |
nz-【nz】这一列中最小的数是0.090,因而,对头十个自然数构造的铁数表,它的第一个位置应该放5,然后是10,2,7,4,9,1,6,3,8.
这样一来,自然数列从1到10这一段的铁数表是
5,10,2,7,4,9,1,6,3,8
类似地,对自然数列随便多长的一段可以构造铁数表。
任何一张铁数表,不管用哪些数构造它,都有下列性质:相邻两数之差至多取三个值。
例如,上面这张表里,相邻两数之差是
5,-8,5,-3,5,-8,5,-3,5
它只取5,-8,-3这三个值。
当从铁数表里去掉所有比任意指定的某个数大的数,或者去掉所有比任意指定的某个数小的数,或者去掉任意两个数之间的数时,铁数表的这种性质仍然保持,例如,在上面所举出的表里去掉比3小的所有的数,便得到表
5,10,7,4,9,6,3,8
它的相邻项之差仍然只有两个
5,-3,-3,5,-3,-3,5
国王珍视的魔书,就是建立在铁数表的这种性质上的。