คูณจำนวนสมบูรณ์

ในทางคณิตศาสตร์จำนวนสมบูรณ์ทวีคูณ (หรือเรียกว่าจำนวนสมบูรณ์หลายเท่าหรือจำนวนสมบูรณ์ยิ่งกว่า ) เป็นการขยายความของจำนวนสมบูรณ์
สำหรับจำนวนธรรมชาติk ที่กำหนด จำนวนnเรียกว่าk -perfect (หรือk -fold perfect) ถ้าผลรวมของตัวหาร บวกทั้งหมด ของn ( ฟังก์ชันตัวหารσ ( n )) เท่ากับknดังนั้น จำนวนจะสมบูรณ์ก็ต่อเมื่อเป็น2-perfect เท่านั้น จำนวนที่เป็นk -perfectสำหรับkที่ กำหนด เรียกว่าจำนวน multiply perfect ณ ปี 2014 มีจำนวน k -perfectเป็นที่รู้จักสำหรับค่าk แต่ละค่า จนถึง 11 [ 1 ]
ยังไม่ทราบแน่ชัดว่ามีจำนวนสมบูรณ์คูณคี่อื่นใดนอกจาก 1 หรือไม่ จำนวนสมบูรณ์คูณคี่แรกๆ ได้แก่:
ตัวอย่าง
ผลรวมของตัวหารของ 120 คือ
- 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 8 + 10 + 12 + 15 + 20 + 24 + 30 + 40 + 60 + 120 = 360
ซึ่งก็คือ 3 × 120 ดังนั้น 120 จึงเป็นจำนวนสมบูรณ์ 3
จำนวนk- สมบูรณ์แบบ ที่เล็กที่สุดเท่าที่ทราบ
ตารางต่อไปนี้แสดงภาพรวมของจำนวนk -perfect ที่เล็กที่สุดที่ทราบสำหรับ k ≤ 11 (ลำดับA007539ในOEIS ) :
| เค | จำนวนสมบูรณ์kที่เล็กที่สุด | ปัจจัย | พบโดย |
|---|---|---|---|
| 1 | 1 | โบราณ | |
| 2 | 6 | 2 × 3 | โบราณ |
| 3 | 120 | 2 3 × 3 × 5 | โบราณ |
| 4 | 30240 | 2 5 × 3 3 × 5 × 7 | เรเน่ เดส์การ์ตส์ประมาณปี ค.ศ. 1638 |
| 5 | 14182439040 | 2 7 × 3 4 × 5 × 7 × 11 2 × 17 × 19 | เรเน่ เดส์การ์ตส์ ประมาณปี ค.ศ. 1638 |
| 6 | 154345556085770649600 (21 หลัก) | 2 15 × 3 5 × 5 2 × 7 2 × 11 × 13 × 17 × 19 × 31 × 43 × 257 | โรเบิร์ต แดเนียล คาร์ไมเคิล , 1907 |
| 7 | 141310897947438348259849...523264343544818565120000 (57 หลัก) | 2 32 × 3 11 × 5 4 × 7 5 × 11 2 × 13 2 × 17 × 19 3 × 23 × 31 × 37 × 43 × 61 × 71 × 73 × 89 × 181 × 2141 × 599479 | ที.อี. เมสัน, 1911 |
| 8 | 826809968707776137289924...057256213348352000000000 (133 หลัก) | 2 62 × 3 15 × 5 9 × 7 7 × 11 3 × 13 3 × 17 2 × 19 × 23 × 29 × ... × 487 × 521 2 × 601 × 1201 × 1279 × 2557 × 3169 × 5113 × 92737 × 649657 (ตัวประกอบเฉพาะที่แตกต่างกัน 38 ตัว) | Stephen F. Gretton, 1990 [ 1 ] |
| 9 | 561308081837371589999987...415685343739904000000000 (287 หลัก) | 2 104 × 3 43 × 5 9 × 7 12 × 11 6 × 13 4 × 17 × 19 4 × 23 2 × 29 × ... × 17351 × 29191 × 30941 × 45319 × 106681 × 110563 × 122921 × 152041 × 570461 × 16148168401 (ตัวประกอบเฉพาะที่แตกต่างกัน 66 ตัว) | เฟรด เฮเลเนียส, 1995 [ 1 ] |
| 10 | 448565429898310924320164...0000000000000000000000000 (639 หลัก) | 2 175 × 3 69 × 5 29 × 7 18 × 11 19 × 13 8 × 17 9 × 19 7 × 23 9 × 29 3 × ... × 583367 × 1609669 × 3500201 × 119782433 × 212601841 × 2664097031 × 2931542417 × 43872038849 × 374857981681 × 4534166740403 (ตัวประกอบเฉพาะที่แตกต่างกัน 115 ตัว) | จอร์จ วอลต์แมน 2013 [ 1 ] |
| 11 | 312633142338546946283331...000000000000000000000000 (1739 หลัก) | 2 413 × 3 145 × 5 73 × 7 49 × 11 27 × 13 22 × 17 11 × 19 13 × 23 10 × 29 9 × ... × 31280679788951 × 42166482463639 × 45920153384867 × 9460375336977361 × 18977800907065531 × 79787519018560501 × 455467221769572743 × 2519545342349331183143 × 38488154120055537150068589763279 × 6113142872404227834840443898241613032969 (ตัวประกอบเฉพาะที่แตกต่างกัน 241 ตัว) | จอร์จ วอลต์แมน, 2022 [ 1 ] |
คุณสมบัติ
สามารถพิสูจน์ ได้ ว่า:
- สำหรับจำนวนเฉพาะp ที่กำหนดให้ ถ้าnเป็นจำนวนสมบูรณ์pและpไม่หารn ลงตัว แล้วpnจะเป็น จำนวนสมบูรณ์ ( p + 1)ซึ่งหมายความว่าจำนวนเต็มnเป็น จำนวน สมบูรณ์ 3ที่หารด้วย 2 ลงตัวแต่หารด้วย 4 ลงตัว ก็ต่อเมื่อn /2 เป็นจำนวนสมบูรณ์คี่ ซึ่งยังไม่มีจำนวนสมบูรณ์ คี่ ใดที่ทราบ
- ถ้า 3n เป็น 4k - perfectและ 3 ไม่หารn ลงตัว แล้วn ก็ เป็น3k - perfectด้วย
จำนวนคี่คูณจำนวนสมบูรณ์
ไม่ทราบว่ามีจำนวนสมบูรณ์คูณคี่อื่นใดนอกจาก 1 หรือไม่ อย่างไรก็ตาม หากมีจำนวนสมบูรณ์k คี่ nอยู่ โดยที่k > 2 จะต้องเป็นไปตามเงื่อนไขต่อไปนี้: [ 2 ]
- ตัวประกอบเฉพาะที่ใหญ่ที่สุดคือ ≥ 100129
- ตัวประกอบเฉพาะที่ใหญ่เป็นอันดับสองคือ ≥ 1009
- ตัวประกอบเฉพาะที่ใหญ่เป็นอันดับสามคือ ≥ 101
ถ้าจำนวนไตรเพอร์เฟคคี่มีอยู่จริง จะต้องมากกว่า10 128 [ 3 ]
Tóth พบตัวเลขหลายตัวที่จะเป็นจำนวนคี่ที่สมบูรณ์แบบ หากตัวประกอบตัวใดตัวหนึ่งของมันเป็นกำลังสอง ตัวอย่างเช่น 8999757 ซึ่งจะเป็นจำนวนคี่ที่สมบูรณ์แบบ หากตัวประกอบเฉพาะตัวใดตัวหนึ่งของมัน คือ 61 เป็นกำลังสอง[ 4 ]สิ่งนี้มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับแนวคิดของจำนวนเดส์การ์ต
ขอบเขต
ในการเขียนสัญลักษณ์แบบ little-oจำนวนของจำนวนสมบูรณ์คูณที่น้อยกว่าxคือสำหรับทุก ε > 0 [ 2 ]
จำนวนของจำนวนสมบูรณ์k ตัว nสำหรับn ≤ xมีค่าน้อยกว่าโดยที่cและc 'เป็นค่าคงที่ที่ไม่ขึ้นอยู่กับk [ 2 ]
ภายใต้สมมติฐานของรีมันน์อสมการต่อไปนี้เป็นจริงสำหรับจำนวนสมบูรณ์k ทุกจำนวน nโดยที่k > 3
ที่ไหนคือค่าคงที่แกมมาของออยเลอร์สามารถพิสูจน์ได้โดยใช้ทฤษฎีบทของโรบิน
จำนวนตัวหาร τ( n ) ของจำนวนk -perfect nโดยที่k > 2 เป็นไปตามอสมการ[ 5 ]
จำนวนตัวประกอบเฉพาะที่แตกต่างกัน ω( n ) ของnเป็นไปตาม[ 6 ]
ถ้าตัวประกอบเฉพาะที่แตกต่างกันของnคือจากนั้น: [ 7 ]
ค่าเฉพาะของk
ตัวเลขที่สมบูรณ์แบบ
จำนวนnที่มี σ( n ) = 2 nถือเป็นจำนวนสมบูรณ์
เลขไตรเพอร์เฟค
จำนวนnที่มี σ( n ) = 3 nเรียกว่าจำนวนไตรเพอร์เฟค (triperfect ) ปัจจุบันมีจำนวนไตรเพอร์เฟคที่รู้จักกันเพียงหกจำนวนเท่านั้น และเชื่อกันว่าจำนวนเหล่านี้ครอบคลุมจำนวนไตรเพอร์เฟคทั้งหมดแล้ว
ถ้ามีจำนวนสมบูรณ์คี่m อยู่ ( ปัญหาเปิด ที่มีชื่อเสียง ) แล้ว2mจะเป็นจำนวนสมบูรณ์ 3 เท่าเนื่องจาก σ(2m ) = σ(2)σ( m ) = 3× 2mจำนวนสมบูรณ์ 3 เท่าที่เป็นคี่จะต้องเป็นจำนวนกำลังสอง ที่ มากกว่า10⁷⁰และมีตัวประกอบเฉพาะที่แตกต่างกันอย่างน้อย 12 ตัว โดยตัวประกอบที่ใหญ่ที่สุดต้องมากกว่า10⁵ [ 8 ]
การเปลี่ยนแปลง
เอกภาพคูณจำนวนสมบูรณ์
สามารถขยายแนวคิดที่คล้ายกันนี้ไปยังจำนวนสมบูรณ์เอกภาพ ได้ จำนวนเต็มบวกnเรียกว่าจำนวนสมบูรณ์เอกภาพหลายk ถ้า σ * ( n ) = knโดยที่ σ * ( n ) คือผลรวมของตัวหารเอกภาพ ของมัน จำนวนสมบูรณ์เอกภาพหลายตัวคือ จำนวน สมบูรณ์เอกภาพ หลาย kสำหรับจำนวนเต็มบวกk บางตัว จำนวนสมบูรณ์ เอกภาพหลาย2ก็เรียกว่าจำนวนสมบูรณ์เอกภาพ เช่น กัน
ในกรณีที่k > 2 ยังไม่มีตัวอย่างของ จำนวน สมบูรณ์ แบบ k หลายตัวที่เป็น เอกภาพเป็นที่รู้จัก เป็นที่ทราบกันว่าหากจำนวนดังกล่าวมีอยู่จริง จะต้องเป็นจำนวนคู่และมากกว่า 10 102และต้องมีตัวประกอบเฉพาะคี่อย่างน้อย 45 ตัว[ 9 ]
จำนวนสมบูรณ์เอกภาพคูณแรกๆ ได้แก่:
การคูณแบบ Bi-unitary กับจำนวนสมบูรณ์
จำนวนเต็มบวกnเรียกว่าจำนวนสมบูรณ์แบบไบยูนิแทรีมัลติk ถ้า σ ** ( n ) = knโดยที่ σ ** ( n ) คือผลรวมของตัวหารไบยูนิแทรี จำนวนสมบูรณ์แบบไบยูนิแทรีมัลติพลายเพอร์เฟคคือ จำนวน สมบูรณ์แบบไบยูนิแทรีมัลติkสำหรับจำนวนเต็มบวกk บางตัว [ 10 ] จำนวนสมบูรณ์ แบบไบยูนิแทรีมัลติ2ยังเรียกว่าจำนวนสมบูรณ์แบบไบยูนิแทรีและจำนวนสมบูรณ์แบบไบยูนิแทรีมัลติ3เรียกว่า จำนวนสมบูรณ์ แบบไบยูนิแทรีทริปเพอร์เฟค
ในปี พ.ศ. 2530 ปีเตอร์ ฮากิสพิสูจน์ว่าไม่มีจำนวนคู่เอกภาพหลายสมบูรณ์คี่อื่นใดนอกจาก 1 [ 10 ]
ในปี 2020 Haukkanen และ Sitaramaiah ได้ศึกษาจำนวนไตรเพอร์เฟคแบบไบยูนิแทรีในรูปแบบ 2 a uโดยที่uเป็นจำนวนคี่ พวกเขาได้แก้ปัญหากรณี 1 ≤ a ≤ 6 และa = 8 ได้อย่างสมบูรณ์ และแก้ปัญหากรณีa = 7 ได้บางส่วน [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]
ในปี 2024 โทโมฮิโร ยามาดะพิสูจน์ว่า 2160 เป็นจำนวนไตรเพอร์เฟคแบบไบยูนิแทรีเพียงจำนวนเดียวที่หารด้วย 27 = 3 3ลงตัว[ 17 ]ซึ่งหมายความว่ายามาดะค้นพบจำนวนไตรเพอร์เฟคแบบไบยูนิแทรีทั้งหมดในรูปแบบ 3 a uโดยที่ 3 ≤ aและuไม่หารด้วย 3 ลงตัว
จำนวนสมบูรณ์คูณแบบไบยูนิแทรีกลุ่มแรกๆ ได้แก่:
ดูเพิ่มเติม
ลิงก์ภายนอก
- หน้าการคูณจำนวนสมบูรณ์
- คำศัพท์สำคัญ: การคูณจำนวนสมบูรณ์
- ตัวเลขไตรเพอร์เฟคทั้งหกบนYouTube