卡普雷卡尔常数 6174:四位数逃不出的黑洞

任取一个四位不全相同的数,数字降序减升序,反复迭代,最多 7 步必跌入 6174,再算仍得 6174。数学里的“黑洞”。

分类
数论趣题
难度
进阶
标签
卡普雷卡尔、数字黑洞、迭代、数论
卡普雷卡尔常数 6174:四位数逃不出的黑洞 · 漫画配图
漫画 · 卡普雷卡尔常数 6174:四位数逃不出的黑洞

题目

取任意一个四位且数字不全相同的数(如 3524)。把它的数字按降序排、升序排,两数相减;对差重复同样操作。试试看,会发生什么?

示例: 95433459=60849543 - 3459 = 6084 86400468=81728640 - 0468 = 8172 87211278=74438721 - 1278 = 7443 74433447=39967443 - 3447 = 3996 99633699=62649963 - 3699 = 6264 66422466=41766642 - 2466 = 4176 76411467=61747641 - 1467 = 6174 76411467=61747641 - 1467 = 6174

答案与解析

无论你从哪个合规四位数出发,最多 7 步,结果都会落到 6174,而且从此固定(因为 76411467=61747641-1467=6174)。6174 因此被称为卡普雷卡尔常数(Kaprekar Constant),像一个吞噬数字的数学黑洞。

要求“数字不全相同”是因为像 1111 这样相减得 0,会掉进另一个平凡黑洞 0。

背后的数学

印度数学家卡普雷卡尔(D. R. Kaprekar)在 1949 年发现这个现象。它背后是模 9 与数位结构的约束:每一步操作保持数值模 9 不变,而 6174 恰好是四位数里满足“降序减升序等于自身”的唯一非平凡解。类似的黑洞还有三位数的 495。