x

هدف البحث

بحث في العناوين

بحث في المحتوى

بحث في اسماء الكتب

بحث في اسماء المؤلفين

اختر القسم

القرآن الكريم
الفقه واصوله
العقائد الاسلامية
سيرة الرسول وآله
علم الرجال والحديث
الأخلاق والأدعية
اللغة العربية وعلومها
الأدب العربي
الأسرة والمجتمع
التاريخ
الجغرافية
الادارة والاقتصاد
القانون
الزراعة
علم الفيزياء
علم الكيمياء
علم الأحياء
الرياضيات
الهندسة المدنية
الأعلام
اللغة الأنكليزية

موافق

تاريخ الرياضيات

الاعداد و نظريتها

تاريخ التحليل

تار يخ الجبر

الهندسة و التبلوجي

الرياضيات في الحضارات المختلفة

العربية

اليونانية

البابلية

الصينية

المايا

المصرية

الهندية

الرياضيات المتقطعة

المنطق

اسس الرياضيات

فلسفة الرياضيات

مواضيع عامة في المنطق

الجبر

الجبر الخطي

الجبر المجرد

الجبر البولياني

مواضيع عامة في الجبر

الضبابية

نظرية المجموعات

نظرية الزمر

نظرية الحلقات والحقول

نظرية الاعداد

نظرية الفئات

حساب المتجهات

المتتاليات-المتسلسلات

المصفوفات و نظريتها

المثلثات

الهندسة

الهندسة المستوية

الهندسة غير المستوية

مواضيع عامة في الهندسة

التفاضل و التكامل

المعادلات التفاضلية و التكاملية

معادلات تفاضلية

معادلات تكاملية

مواضيع عامة في المعادلات

التحليل

التحليل العددي

التحليل العقدي

التحليل الدالي

مواضيع عامة في التحليل

التحليل الحقيقي

التبلوجيا

نظرية الالعاب

الاحتمالات و الاحصاء

نظرية التحكم

بحوث العمليات

نظرية الكم

الشفرات

الرياضيات التطبيقية

نظريات ومبرهنات

علماء الرياضيات

500AD

500-1499

1000to1499

1500to1599

1600to1649

1650to1699

1700to1749

1750to1779

1780to1799

1800to1819

1820to1829

1830to1839

1840to1849

1850to1859

1860to1864

1865to1869

1870to1874

1875to1879

1880to1884

1885to1889

1890to1894

1895to1899

1900to1904

1905to1909

1910to1914

1915to1919

1920to1924

1925to1929

1930to1939

1940to the present

علماء الرياضيات

الرياضيات في العلوم الاخرى

بحوث و اطاريح جامعية

هل تعلم

طرائق التدريس

الرياضيات العامة

نظرية البيان

Perfect Number

المؤلف:  Ball, W. W. R. and Coxeter, H. S. M.

المصدر:  Mathematical Recreations and Essays, 13th ed. New York: Dover

الجزء والصفحة:  ...

26-11-2020

2168

Perfect Number

Perfect numbers are positive integers n such that

 n=s(n),

(1)

where s(n) is the restricted divisor function (i.e., the sum of proper divisors of n), or equivalently

 sigma(n)=2n,

(2)

where sigma(n) is the divisor function (i.e., the sum of divisors of n including n itself). For example, the first few perfect numbers are 6, 28, 496, 8128, ... (OEIS A000396), since

6 = 1+2+3

(3)

28 = 1+2+4+7+14

(4)

496 = 1+2+4+8+16+31+62+124+248,

(5)

etc.

The nth perfect number is implemented in the Wolfram Language as PerfectNumber[n] and checking to see if k is a perfect number as PerfectNumberQ[k].

The first few perfect numbers P_n are summarized in the following table together with their corresponding indices p (see below).

n p_n P_n
1 2 6
2 3 28
3 5 496
4 7 8128
5 13 33550336
6 17 8589869056
7 19 137438691328
8 31 2305843008139952128

Perfect numbers were deemed to have important numerological properties by the ancients, and were extensively studied by the Greeks, including Euclid.

Perfect numbers are also intimately connected with a class of numbers known as Mersenne primes, which are prime numbers of the form M_p=2^p-1. This can be demonstrated by considering a perfect number P of the form P=q·2^(p-1) where q is prime. By definition of a perfect number P,

 sigma(P)=2P.

(6)

Now note that there are special forms for the divisor function sigma(n)

 sigma(q)=q+1

(7)

for n=q a prime, and

 sigma(2^alpha)=2^(alpha+1)-1

(8)

for n=2^alpha. Combining these with the additional identity

 sigma(p_1^(alpha_1)p_2^(alpha_2)...p_r^(alpha_r))=sigma(p_1^(alpha_1))sigma(p_2^(alpha_2))...sigma(p_r^(alpha_r)),

(9)

where n=p_1^(alpha_1)p_2^(alpha_2)...p_r^(alpha_r) is the prime factorization of n, gives

sigma(P) = sigma(q·2^(p-1))

(10)

= sigma(q)sigma(2^(p-1))

(11)

= (q+1)(2^p-1).

(12)

But sigma(P)=2P, so

 (q+1)(2^p-1)=2q·2^(p-1)=q·2^p.

(13)

Solving for q then gives

 q=2^p-1.

(14)

Therefore, if P is to be a perfect number, q must be of the form q=2^p-1. Defining M_p as a prime number of the form M_P=q=2^p-1, it then follows that

 P_p=1/2(M_p+1)M_p=2^(p-1)(2^p-1)

(15)

is a perfect number, as stated in Proposition IX.36 of Euclid's Elements (Dickson 2005, p. 3; Dunham 1990).

While many of Euclid's successors implicitly assumed that all perfect numbers were of the form (15) (Dickson 2005, pp. 3-33), the precise statement that all even perfect numbers are of this form was first considered in a 1638 letter from Descartes to Mersenne (Dickson 2005, p. 12). Proof or disproof that Euclid's construction gives all possible even perfect numbers was proposed to Fermat in a 1658 letter from Frans van Schooten (Dickson 2005, p. 14). In a posthumous 1849 paper, Euler provided the first proof that Euclid's construction gives all possible even perfect numbers (Dickson 2005, p. 19).

It is not known if any odd perfect numbers exist, although numbers up to 10^(1500) (Ochem and Rao 2012) have been checked without success.

All even perfect numbers P>6 are of the form

 P=1+9T_n,

(16)

where T_n is a triangular number

 T_n=1/2n(n+1)

(17)

such that n=8j+2 (Eaton 1995, 1996). In addition, all even perfect numbers are hexagonal numbers, so it follows that even perfect numbers are always the sum of consecutive positive integers starting at 1, for example,

6 = sum_(n=1)^(3)n

(18)

28 = sum_(n=1)^(7)n

(19)

496 = sum_(n=1)^(31)n

(20)

(Singh 1997), where 3, 7, 31, ... (OEIS A000668) are simply the Mersenne primes. In addition, every even perfect number P is of the form 2^(p-1)(2^p-1), so they can be generated using the identity

 sum_(k=1)^(2^((p-1)/2))(2k-1)^3=2^(p-1)(2^p-1)=P.

(21)

It is known that all even perfect numbers (except 6) end in 16, 28, 36, 56, 76, or 96 (Lucas 1891) and have digital root 1. In particular, the last digits of the first few perfect numbers are 6, 8, 6, 8, 6, 6, 8, 8, 6, 6, 8, 8, 6, 8, 8, ... (OEIS A094540), where the region between the 38th and 41st terms has been incompletely searched as of June 2004.

The sum of reciprocals of all the divisors of a perfect number is 2, since

 n+...+c+b+a_()_(n)=2n

(22)

 n/a+n/b+...=2n

(23)

 1/a+1/b+...=2.

(24)

If s(n)>nn is said to be an abundant number. If s(n)<nn is said to be a deficient number. And if sigma(n)=kn for a positive integer k>1n is said to be a multiperfect number of order k.

The only even perfect number of the form x^3+1 is 28 (Makowski 1962).

Ruiz has shown that n is a perfect number iff

 sum_(i=1)^(n-2)i|_n/i_|=1+sum_(i=1)^(n-1)i|_(n-1)/i_|.

(25)


REFERENCES:

Ball, W. W. R. and Coxeter, H. S. M. Mathematical Recreations and Essays, 13th ed. New York: Dover, pp. 66-67, 1987.

Brent, R. P.; Cohen, G. L. L.; and te Riele, H. J. J. "Improved Techniques for Lower Bounds for Odd Perfect Numbers." Math. Comput. 57, 857-868, 1991.

Conway, J. H. and Guy, R. K. "Perfect Numbers." In The Book of Numbers. New York: Springer-Verlag, pp. 136-137, 1996.

Dickson, L. E. "Notes on the Theory of Numbers." Amer. Math. Monthly 18, 109-111, 1911.

Dickson, L. E. History of the Theory of Numbers, Vol. 1: Divisibility and Primality. New York: Dover, pp. 3-33, 2005.

Dunham, W. Journey through Genius: The Great Theorems of Mathematics. New York: Wiley, p. 75, 1990.

Eaton, C. F. "Problem 1482." Math. Mag. 68, 307, 1995.

Eaton, C. F. "Perfect Number in Terms of Triangular Numbers." Solution to Problem 1482. Math. Mag. 69, 308-309, 1996.

Gardner, M. "Perfect, Amicable, Sociable." Ch. 12 in Mathematical Magic Show: More Puzzles, Games, Diversions, Illusions and Other Mathematical Sleight-of-Mind from Scientific American. New York: Vintage, pp. 160-171, 1978.

Guy, R. K. "Perfect Numbers." §B1 in Unsolved Problems in Number Theory, 2nd ed. New York: Springer-Verlag, pp. 44-45, 1994.

Iannucci, D. E. "The Second Largest Prime Divisor of an Odd Perfect Number Exceeds Ten Thousand." Math. Comput. 68, 1749-1760, 1999.

Kraitchik, M. "Mersenne Numbers and Perfect Numbers." §3.5 in Mathematical Recreations. New York: W. W. Norton, pp. 70-73, 1942.

Madachy, J. S. Madachy's Mathematical Recreations. New York: Dover, pp. 145 and 147-151, 1979.

Makowski, A. "Remark on Perfect Numbers." Elemente Math. 17, 109, 1962.

McDaniel, W. L. "On the Proof That All Even Perfect Numbers Are of Euclid's Type." Math. Mag. 48, 107-108, 1975.

Ochem, P. and Rao, M. "Odd Perfect Numbers Are Greater than 10^(15000)." Math. Comput. 81, 1869-1877, 2012.

Powers, R. E. "The Tenth Perfect Number." Amer. Math. Monthly 18, 195-196, 1911.

Séroul, R. "Perfect Numbers." §8.3 in Programming for Mathematicians. Berlin: Springer-Verlag, pp. 163-165, 2000.

Shanks, D. Solved and Unsolved Problems in Number Theory, 4th ed. New York: Chelsea, pp. 1-13 and 25-29, 1993.

Singh, S. Fermat's Enigma: The Epic Quest to Solve the World's Greatest Mathematical Problem. New York: Walker, pp. 11-13, 1997.

Sloane, N. J. A. Sequences A000396/M4186, A000668/M2696, and A094540 in "The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences."

Smith, H. J. "Perfect Numbers." https://www.geocities.com/hjsmithh/Perfect.html.

Spira, R. "The Complex Sum of Divisors." Amer. Math. Monthly 68, 120-124, 1961.

Souissi, M. Un Texte Manuscrit d'Ibn Al-Bannā' Al-Marrakusi sur les Nombres Parfaits, Abondants, Deficients, et Amiables. Karachi, Pakistan: Hamdard Nat. Found., 1975.

Wagon, S. "Perfect Numbers." Math. Intell. 7, 66-68, 1985.

Zachariou, A. and Zachariou, E. "Perfect, Semi-Perfect and Ore Numbers." Bull. Soc. Math. Grèce (New Ser.) 13, 12-22, 1972.

 شعار المرجع الالكتروني للمعلوماتية




البريد الألكتروني :
info@almerja.com
الدعم الفني :
9647733339172+