Die Kaprekar-Zahl
und andere Zahlenspielereien
Inhalt dieser Seite
Was ist die Kaprekar-Zahl? 
Das 3n+1-Problem
Der Steinhaus-Zyklus
196-Problem
Die Zahl 1089
Die Zahl 222
Die Zahl 2997
Kaprekar-Zahlen im Internet
Referenzen
.
Zur Hauptseite      "Mathematische Basteleien"

Was ist die Kaprekar-Zahl?
Die Zahl 6174 heißt Kaprekar-Zahl. 
Der indische Mathematiker D.R.Kaprekar machte im Jahre 1949 die folgende Entdeckung. 


(1) Man gibt eine vierstellige Zahl mit nicht gleichen Ziffern vor (abcd mit a<b<c<d).
(2) Man bildet die größte und die kleinste Zahl aus diesen vier Ziffern (dcba und abcd).
(3) Man bildet die Differenz aus den Ziffern. Es kann sein, dass diese Zahl 6174 ist (dcba-abcd=6174?).
.
Ist das nicht der Fall, so bildet man die größte und die kleinste Zahl aus den Ziffern der vierstelligen Differenz und subtrahiert diese Zahlen wiederum. 
Diese Prozedur wiederholt man eventuell. 
Am Ende ergibt sich immer 6174, und zwar spätestens nach 7 Schritten.

Beispiel 1: Gegeben ist die Zahl 1746. 
1.Schritt:  7641 - 1467 = 6174

Beispiel 2: Gegeben ist die Zahl 5644. 
1.Schritt:  6544-4456=2088 
2.Schritt:  8820-0288=8532 
3.Schritt:  8532-2358=6174

Beispiel 3: Gegeben ist die Zahl 7652. 
1.Schritt:  7652-2567=5085 
2.Schritt:  8550-0558=7992 
3.Schritt:  9972-2799=7173 
4.Schritt:  7731-1377=6354 
5.Schritt:  6543-3456=3087 
6.Schritt:  8730-0378=8352 
7.Schritt:  8532-2358=6174

Das Problem ist gelöst. (Spektrum der Wissenschaft, Erstausgabe 1978) 
Manick Srinivasan und Ramkumar Ramamoorthy sandten mir weitere Computerergebnisse zu: 

Die Kaprekar-Zahl ergibt sich auch für beliebige vierstellige Zahlen außer für  1111, 2222, 3333, 4444, 5555, 6666, 7777, 8888, 9999, wenn man Zahlen mit Vornullen wie 0234 oder 0056 zulässt.
Sie zählten die Zahlen mit gleichen Schritten: 
Insgesamt gibt es 8991=9000-9 vierstellige Zahlen.

Das 3n+1-Problem (Collatz-Problem)     top
Gegeben ist eine beliebige natürliche Zahl, aus der sich eine Folge von Zahlen nach folgenden Regeln bildet. 
Ist die Zahl gerade, so ist die nächste Zahl gleich der halben Zahl. Ist die Zahl ungerade, so wird die Zahl verdreifacht und um 1 erhöht. Das ist dann die nächste Zahl. Merkwürdigerweise erreicht diese Folge immer die Zahl 1. 


Beispiel 1: Die erste Zahl ist 16. 
Folge: 16, 8, 4, 2, 1 

Beispiel 2: Die erste Zahl ist 15. 
Folge: 15, 46, 23, 70, 35, 106, 53, 160, 80, 40, 20,10, 5, 16, ,8 ,4 ,2 ,1 

Beispiel 3: Beginnt man zum Beispiel mit 77671, so erreicht man als größte Zahl 1 570 824 736 und nach 232 Schritten die Zahl 1. 

Das Problem ist nicht gelöst. (Spektrum der Wissenschaften 4/1984) 

Der Steinhaus-Zyklus    top
Der Steinhaus-Zyklus heißt 145, 42, 20, 4, 16, 37, 58, 89. 
Hintergrund: 
(1) Gegeben ist eine beliebige vierstellige Zahl (abcd).
(2) Man berechnet die Summe der Quadrate ihrer Ziffern (a²+b²+c²+d²).
(3) Mit dieser Summe verfährt man ebenso und wiederholt die Rechnung.

Dieses Verfahren führt entweder auf  1 oder man gelangt unweigerlich zur Zahl 145. Dann wiederholt sich der Zyklus 42, 20, 4, 16, 37, 58, 89, 145. 


Beispiel 1: Gegeben ist die Zahl 4363. 
Die Folge ist 70, 49, 97, 130, 10, 1, 1, 1, 1,... 

Beispiel 2: Gegeben ist die Zahl 9583. 
Die Folge ist 179, 131, 11, 2, 4, 16, 37, 58, 89, 145, 42, 20, 4, 16, 37, 58, 89, 145, 42, 20, 4, 16, 37, 58, 89, ... 

Dieser Satz wird im Buch von Steinhaus (3) auf 3 1/2 Seiten bewiesen. 

196-Problem     top
(1) Gegeben ist eine beliebige Zahl, zum Beispiel eine dreistellige Zahl (abc).
(2) Aus ihr bildet man die Spiegelzahl, indem man die Ziffern von hinten nach vorne liest (cba).
(3) Man addiert Zahl und Spiegelzahl (abc+cba).

Vielleicht ist die Summe ein Palindrom, also eine Zahl, die sich nicht ändert, auch wenn man sie von hinten nach vorne liest. 
Liegt kein Palindrom vor, addiert man zur Summe die Spiegelzahl der Summe. Vielleicht hat sich jetzt ein Palindrom ergeben. Wenn nicht, wiederholt man den Prozess. 

Fast alle Zahlen haben am Ende ein Palindrom. 


Beispiel 1: Gegeben ist die Zahl 49 
1. Summe:      49+94=143 
2. Summe:     143+341=484
Ergebnis: 484 ist ein Palindrom.

Beispiel 2: Gegeben ist die Zahl 88 
1.Summe:   88+88=176 
2.Summe:    176+671=847 
3.Summe:   847+748=1595 
4.Summe:    1595+5951=7546 
5.Summe:   7546+6457=14003 
6.Summe:    14003+30041=44044
Ergebnis: 44044 ist ein Palindrom. 

Es gibt etliche Zahlen, die kein Palindrom zu haben scheinen. Die kleinste Zahl ist 196.  Ein Beweis für diese Aussage ist nicht gelungen.

Die Zahl 1089  top
(1) Gegeben ist eine dreistellige Zahl aus nicht gleichen Ziffern (abc)..
(2) Aus ihr bildet man die Spiegelzahl, indem man die Ziffern von hinten nach vorne liest (cba)..
(3) Man bildet Unterschied zwischen der Zahl und der Spiegelzahl (|abc-cba|).
(4) Zur Differenz wird wieder die Spiegelzahl gebildet (Differenz=def, def, fed). 
.
Man addiert die beiden Zahlen und erhält 1089 (def+fed=1089).


1. Beispiel: 
(1) 836
(2) 638
(3) |836-638| = 198
(4) 198+891 = 1089

2.Beispiel (Rakesh):
(1) 536
(2) 635
(3) |536-635| = 099
(4) 099+990 = 1089

Der Beweis ist elementar. 
Quelle: (1) Seite 16f.

Die Zahl 222   top
Gegeben ist eine dreistellige Zahl aus nicht gleichen Ziffern (abc). 
Man bildet 5 weitere Zahlen, indem man die Ziffern auf jede mögliche Weise umstellt (abc, acb, bac, bca, cab, cba). 
Man addiert die sechs Zahlen (abc+acb+bac+bca+cab+cba). .
Man erhält das 222-fache der Quersumme [222*(a+b+c)].


Beispiel: Zu 369 gibt es die 5 Zahlen 396, 639,693, 936, 963. 
Die Summe ist 3996= 222x(3+6+9)

Der Beweis ist elementar. 

Das Problem kann für beliebige n-stellige Zahlen formuliert werden. 
Quelle: (1) Seite 29f.

Die Zahl 2997    top
Herr Pfiffig (Buch 2, Seite 75) kennt einen Trick. Er sagt: 
"Nenne drei beliebige dreistellige Zahlen (unten schwarz) ohne 0. Ich nenne auch drei dreistellige Zahlen (unten blau). Wenn wir diese sechs Zahlen addieren, ist die Summe immer 2997."
Drei Beispiele:
  724
+196 
+732
+803
+267
+275
----
2997
  166
+456
+822
+177
+543
+833
----
2997
  111
+555
+888
+888
+444
+111
----
2997
Erkennst du Herrn Pfiffigs Trick?


Kaprekar-Zahlen im  Internet         top

English

Alfred.Wassermann
Experiments with the 3n+1 sequence   (Applet)

Douglas E. Iannucci
The Kaprekar Numbers
6174 ist die Kaprekar-Zahl. Es gibt auch noch die Kaprekar-Zahlen. 
Beispiel: 494 und 209   (703² = 494209 und 494+209=703)

Eric W. Weisstein (world of mathematics)
Kaprekar Number     Kaprekar Routine     196-Algorithm

Math Fun Facts (Francis Su) 
Kaprekar's Constant

Terry Trotter
KAPREKAR-6174

Wikipedia
Kaprekar number, Collatz Problem, 196 problem

Yutaka Nishiyama
Mysterious number 6174


Deutsch

Alfred.Wassermann
Experiment mit der 3n+1 Folge   (Applet)

KOW’s Blog
1089

Mathetreff 
Aufgabe 1

Gomeck
Schockierende Welt der Zahlen

Wikipedia
Collatz-Problem, Lychrel-Zahl

Winfrid Krone 
Strukturen in einigen künstlichen Zahlenfolgen


Referenzen top
(1) Walter Lietzmann: Sonderlinge im Reich der Zahlen, Bonn 1948
(2) Walter Sperling: Auf du und du mit Zahlen, Rüschlikon-Zürich 1955
(3) Hugo Steinhaus, 100 Aufgaben, Urania-Verlag Leipzig, Jena, Berlin 1968


Feedback: Emailadresse auf meiner Hauptseite

Diese Seite ist auch in Englisch vorhanden

URL meiner Homepage:
https://www.mathematische-basteleien.de/

©  2000 Jürgen Köller

top