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1.6 巡迴哪裡

「我們試著把能巡迴的數字按級數歸納到表裡,不分先後順序。」

「怎麼看這張表呢?」

「最左側那列,豎著排列的 1~11 是級數。然後將與級數對應的巡迴的數字從小到大排列,就是右邊橫著排列的那些數字。打比方說,級數為 3 時,就能巡迴 3, 6, 9, 12 這四個數字,就是剛才我們畫圖時用線連起來的數字。從這張表中你能看出些什麼嗎?」

「感覺像倍數?」

「什麼意思?」

「呃……我說不好。」

「這可不行。得把想到的都好好表達清楚。」

「那個,我感覺巡迴的數字就是『巡迴的數字中最小的那個數字』的倍數。」

「哦?比如說?」

「比如說,從上面數第二行,2, 4, 6, 8, 10, 12 全都是 2 的倍數。然後剛才哥哥你說的從上面數第三行的 3, 6, 9, 12 全都是 3 的倍數,對吧。所以右邊最左端的數字是 1 的話,就可以轉一周。就是完全巡迴。舉個例子,級數為 1, 5, 7, 11 時,對應那一行就把 1~12 所有數字都集齊了。因為每個自然數都是 1 的倍數!」

「原來如此!確實是這樣。我們把 1, 5, 7, 11 這四行單獨拿出來看看吧。」

「對吧對吧?」

「沒錯。能實現完全巡迴的級數那行肯定包含 1,而且不能實現完全巡迴的級數那行是不包含 1 的……」

「嗯嗯。這樣問題 1-1(完全巡迴的規律)就有答案了呢。」

「不不,還沒有。問題要求的是級數的性質,所以必須說出巡迴的數字中包含 1 的都有哪些級數。」

「什麼意思啊,哥哥?」

「我們把『巡迴的數字中最小的那個數字』稱為最小巡迴數。剛才你發現『最小巡迴數』等於 1 的話就可以實現完全巡迴對吧。」

「是這樣呢。」

「問題是可以從『級數』計算『最小巡迴數』嗎?我們試著總結之前研究的內容,把從『級數』到『最小巡迴數』的對應關係寫出來,看看能不能找出『最小巡迴數』的計算方法。」

     「級數」「最小巡迴數」

「唔……人家看不出來。剛開始是 1, 2, 3, 4,怎麼突然又回到 1 了呢。」

「那給你個提示。時鐘的『表盤數字的個數』一共有 12 個對吧。結合 12 這個數字想想看。」

尤里撥弄著馬尾辮,想了一陣。

「嗯……嗯……倍數?感覺左邊的數字好像是右邊的數字的倍數。」

「嗯?」

「比如從下往上數第四個,左邊是 12 和 8,右邊是 4 對吧。12 和 8 都是 4 的倍數!」

「原來如此,確實是這樣……」

「啊,這個我在學校學過。這個叫公倍數,不不,搞反了,是公約數。右側的『最小巡迴數』是左側兩個數字的約數……因為是兩個數字的約數所以是公約數! 12 和『級數』—— 也就是『表盤數字的個數』與『級數』的公約數就是『最小巡迴數』!」

「真厲害!可惜有點遺憾,不只是公約數這麼簡單哦。」

「誒?啊,對了,是最大公約數!」

「沒錯。那什麼情況下能實現時鐘的完全巡迴呢?」

「最大公約數為 1 的時候。『表盤數字的個數』與『級數』的最大公約數為 1 的時候能實現完全巡迴。」

「對,回答完全正確!」

「萬歲!」

解答1-1 (完全巡迴的規律)

「表盤數字的個數」與「級數」的最大公約數等於 1 時,可實現時鐘的完全巡迴。

「總之就是『互質』時可以實現完全巡迴。」

「互……質?什麼意思?」

「就是『最大公約數為 1』。」

互質

自然數 ab 的最大公約數等於 1。

此時我們將 ab 的關係稱為互質。

「打個比方,12 和 7 的最大公約數等於 1,所以 12 和 7 是互質的。而 12 和 8 的最大公約數等於 4,所以 12 和 8 不互質。用互質可以這樣描述完全巡迴:只有『表盤數字的個數』與『級數』互質時,才能實現時鐘的完全巡迴。」

解答1-1a (完全巡迴的規律)

只有『表盤數字的個數』與『級數』互質時,才能實現時鐘的完全巡迴。

「嗯……互質啊。」

「尤里有一種打破砂鍋問到底的精神,真了不起啊。剛才我列表的時候,你也問我該怎麼去看來著。不太明白的時候就有必要打破砂鍋問到底。尤里就是這種『打破砂鍋問到底的人』呢。」

「因為人家笨嘛,好多東西都不懂。」

「尤里才不笨呢,勇於承認『不懂』是正確的,笨蛋是那些揣著不懂『裝懂』的人。」

「哈哈……只有哥哥你才會表揚我的『不懂』。不過,能受到表娘好開心喵~」

「表娘?」

「不要在意細節!人家不好意思嘛,你就別吐槽了啦~」