回文數或回文數是指一個像14641這樣“對稱”的數,即:將這個數的數字按相反的順序重新排列后,所得到的數和原來的數一樣。這里,“回文”是指像“媽媽愛我,我愛媽媽”這樣的,正讀反讀都相同的單詞或句子。


回文數回文數是指一個像14641這樣“對稱”的,即:將這個數的數字按相反的順序重新排列后,所得到的數和原來的數一樣。這里,“回文”是指像“媽媽愛我,我愛媽媽”這樣的,正讀反讀都相同的單詞或句子。

回文數在休閑數學領域備受關注。一個典型的問題就是,尋找那些具有某種特性,並且符合回文特征的數。例如:

巴克敏斯特·福樂在其着作《協同學》(Synergetics)中把回文數也叫做沙拉扎數(Scheherazade Numbers),沙拉扎是《一千零一夜》中那位講故事的王妃、即宰相的女兒的名字。

直觀地,在任意的進位制下都存在着無窮多個回文數。可以這樣說明:在任意的基下,一個像101, 1001, 10001,… (即由一個1后接n個0再后接一個1)這樣的數可組成一個無窮多項的序列,其各項全部都是回文數,因此這個基下的回文數有無窮多個(其中包括但不限於該序列中的無窮多個項)。

雖然通常是在十進制系統下來考慮回文數,但回文性的性質可推廣用於任何記數系統中的自然數。考慮以 {\displaystyle b\ (b\geq 2)}b\ (b\geq 2) 為的數 {\displaystyle n\ (ngt;0)}n\ (ngt;0),在基 {\displaystyle b}b 下,{\displaystyle n}n 可按標准方式表示為 {\displaystyle k+1}k+1 個數字 {\displaystyle a_{i}}a_{i},即:

{\displaystyle n=\sum _{i=0}^{k}a_{i}b^{i}}n=\sum _{{i=0}}^{k}a_{i}b^{i}

其中,如慣例,對所有 {\displaystyle i}i 都要求 {\displaystyle 0\leq a_{i}\leq b}0\leq a_{i}\leq b,且 {\displaystyle a_{k}\neq 0}a_{k}\neq 0。 則 {\displaystyle n}n 稱為回文數,當且僅當對所有 {\displaystyle i}i 都有{\displaystyle a_{i}=a_{k-i}}{\displaystyle a_{i}=a_{k-i}}在任何基下均寫作 0 並由定義認為它也是回文數。

另一種等價的定義如下:在任意固定的基 {\displaystyle b}b 下,數{\displaystyle n}n稱為回文的當且僅當:

  • {\displaystyle n}n是單個數字,或
  • {\displaystyle n}n為兩個相同數字,或
  • {\displaystyle n}n由三個或更多數字組成,其首位和末位數字相同,且從{\displaystyle n}n中去掉該首位和末尾數字后的數也是回文的。

10基數下,所有單個數字{0123456789}都是回文數。

兩位數的回文數有9個:

{11, 22, 33, 44, 55, 66, 77, 88, 99}

三位數中有90個回文數:

{101, 111, 121, 131, 141, 151, 161, 171, 181, 191, ..., 909, 919, 929, 939, 949, 959, 969, 979, 989, 999}

四位數中也有90個回文數:

{1001, 1111, 1221, 1331, 1441, 1551, 1661, 1771, 1881, 1991, ..., 9009, 9119, 9229, 9339, 9449, 9559, 9669, 9779, 9889, 9999}

因此總共有199個小於104的回文數。小於105的回文數有1099個,對其它的10的整數冪10n來說,分別有:1999, 10999, 19999, 109999, 199999, 1099999, ... (OEIS中的數列A070199)個回文數。下表列出了一些常見類型的回文數在這些10的冪為界限下的個數(其中包括將0也作為一個回文數):

  101 102 103 104 105 106 107 108 109 1010
n自然數 10 19 109 199 1099 1999 10999 19999 109999 199999
n偶數 5 9 49 89 489 889 4889 8889 48889 88889
n奇數 5 10 60 110 610 1110 6110 11110 61110 111110
n完全平方數 3 6 13 14 19  + +
n素數 4 5 20 113 781 5953
n因數中不含平方數的數 6 12 67 120 675  + + + + +
n為可被某平方數整除的數(即μ(n)=0) 3 6 41 78 423  + + + + +
n為素數的平方數 2 3 5
n具有偶數個相異的素因子(即μ(n)=1) 2 6 35 56 324 + + + + +
n具有奇數個相異的素因子(即μ(n)=-1) 5 7 33 65 352 + + + + +
n本身為偶數並具有奇數個素因子                    
n本身為偶數並具有奇數個相異的素因子 1 2 9 21 100 + + + + +
n本身為奇數並具有奇數個素因子 0 1 12 37 204 + + + + +
n本身為奇數並具有奇數個相異的素因子 0 0 4 24 139 + + + + +
n本身為偶數且因子中無平方數、有偶數個相異素因子 1 2 11 15 98 + + + + +
n本身為奇數且因子中無平方數、有偶數個相異素因子 1 4 24 41 226 + + + + +
n為奇數並具有正好兩個素因子 1 4 25 39 205 + + + + +
n為偶數並具有正好兩個素因子 2 3 11 64 + + + + +
n為偶數並具有正好三個素因子 1 3 14 24 122 + + + + +
n為偶數並具有正好三個相異的素因子                    
n為奇數並具有正好三個素因子 0 1 12 34 173 + + + + +
n卡邁克爾數 0 0 0 0 0 1+ + + + +
n為滿足σ(n)是回文數的數 6 10 47 114 688 + + + + +

也可在十進制以外的其它數系中考慮回文數。例如,在二進制中的回文數有:

0, 1, 11, 101, 111, 1001, 1111, 10001, 10101, 11011, 11111, 100001,…

以上這些數在十進制中即:0, 1, 3, 5, 7, 9, 15, 17, 21, 27, 31, 33,…(OEIS中的數列A006995)。梅森素數構成了二進制回文素數的一個子集。

通常在一個基數下的回文數在另一個基數下就不再是回文數。例如:1646110 = 404D16。(下標的數字表示的是基數,即n16表示以十六進制寫出的n)。然而,有些數字在幾個基數中都是回文數(稱為“協回文的”,copalindromic),例如10510在五個不同的基數下都是回文數:12214 = 1518 = 7714 = 5520 = 3334;十進制數1991在十六進制中為7C7,也是回文的。

在以18為基時,7的一些冪是回文的:

  • 73 = 111
  • 74 = 777
  • 76 = 12321
  • 79 = 1367631

對任意數n,在所有b ≥ n + 1的基數b下都是回文的(因為這時n是一個單位數);在基為n−1時同樣也是回文數(因為這時n就成了11n−1)。如果對於2 ≤ b ≤ n − 2,某數在基b下都是非回文數,則稱其是一個嚴格非回文數(Strictly non-palindromic number)。例如6在二進制是110,三進制是20,四進制是12,都不是回文數,因此它是嚴格非回文數。這樣的數其中一個特質是6以上的數都是質數。首幾項:1, 2, 3, 4, 6, 11, 19, 47, 53, 79, 103, ... (OEIS中的數列A016038)。


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