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Channel: 円周率近似値の日に生まれて理系じゃないわけないだろ! - knifeのblog
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データの分類 -考察編-

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m進数(m>1の整数)において、
n^x≡n (mod m)
0≦n<mのすべての整数nを満たす、
1<x≦mの範囲で最小の整数xを見つける。
但し、xが見つからなければ、x=1とする。
 

n^2≡n (mod 2)
n^3≡n (mod 3)
n^1≡n (mod 4)
n^5≡n (mod 5)
n^3≡n (mod 6)
n^7≡n (mod 7)
n^1≡n (mod 8)
n^1≡n (mod 9)
n^5≡n (mod 10)
n^11≡n (mod 11)
n^1≡n (mod 12)
n^13≡n (mod 13)
n^7≡n (mod 14)
n^5≡n (mod 15)
n^1≡n (mod 16)
n^17≡n (mod 17)
n^1≡n (mod 18)
n^19≡n (mod 19)
n^1≡n (mod 20)
n^7≡n (mod 21)
n^11≡n (mod 22)
n^23≡n (mod 23)
n^1≡n (mod 24)
n^1≡n (mod 25)
n^13≡n (mod 26)
n^1≡n (mod 27)
n^1≡n (mod 28)
n^29≡n (mod 29)
n^5≡n (mod 30)
n^31≡n (mod 31)
n^1≡n (mod 32)
n^11≡n (mod 33)
n^17≡n (mod 34)
n^13≡n (mod 35)
n^1≡n (mod 36)
n^37≡n (mod 37)
n^19≡n (mod 38)
n^13≡n (mod 39)
n^1≡n (mod 40)
n^41≡n (mod 41)
n^7≡n (mod 42)
n^43≡n (mod 43)
n^1≡n (mod 44)
n^1≡n (mod 45)
n^23≡n (mod 46)
n^47≡n (mod 47)
n^1≡n (mod 48)
n^1≡n (mod 49)
n^1≡n (mod 50)
n^17≡n (mod 51)
n^1≡n (mod 52)
n^53≡n (mod 53)
n^1≡n (mod 54)
n^21≡n (mod 55)
n^1≡n (mod 56)
n^19≡n (mod 57)
n^29≡n (mod 58)
n^59≡n (mod 59)
n^1≡n (mod 60)
n^61≡n (mod 61)
n^31≡n (mod 62)
n^1≡n (mod 63)
n^1≡n (mod 64)
n^13≡n (mod 65)
n^11≡n (mod 66)
n^67≡n (mod 67)
n^1≡n (mod 68)
n^23≡n (mod 69)
n^13≡n (mod 70)
n^71≡n (mod 71)
n^1≡n (mod 72)
n^73≡n (mod 73)
n^37≡n (mod 74)
n^1≡n (mod 75)
n^1≡n (mod 76)
n^31≡n (mod 77)
n^13≡n (mod 78)
n^79≡n (mod 79)
n^1≡n (mod 80)
n^1≡n (mod 81)
n^41≡n (mod 82)
n^83≡n (mod 83)
n^1≡n (mod 84)
n^17≡n (mod 85)
n^43≡n (mod 86)
n^29≡n (mod 87)
n^1≡n (mod 88)
n^89≡n (mod 89)
n^1≡n (mod 90)
n^13≡n (mod 91)
n^1≡n (mod 92)
n^31≡n (mod 93)
n^47≡n (mod 94)
n^37≡n (mod 95)
n^1≡n (mod 96)
n^97≡n (mod 97)
n^1≡n (mod 98)
n^1≡n (mod 99)
n^1≡n (mod 100)


とりあえず、m=100までです。
 

さて、皆さんはどのような分類をしましたでしょうか。

私がした分類を示します。

ケース1: x=1
ケース2: x>1かつ、mが素数
ケース3: x>1かつ、mが合成数かつ、xがmの約数
ケース4: x>1かつ、mが合成数かつ、xとmが互いに素 
 

ケース1

mx
41
81
91
121
161
181
201
241
251
271
281
321
361
401
441
451
481
491
501
521
541
561
601
631
641
681
721
751
761
801
811
841
881
901
921
961
981
991
1001
1041
1081
1121
1161
1171
1201
1211
1241
1251
1261
1281
1321
1351
1361
1401
1441
1471
1481
1501
1521
1531
1561
1601
1621
1641
1681
1691
1711
1721
1751
1761
1801
1841
1881
1891
1921
1961
1981
2001
2041
2071
2081
2121
2161
2201
2241
2251
2281
2321
2341
2361
2401
2421
2431
2441
2451
2481
2501
2521
2561
2601
2611
2641
2681
2701
2721
2751
2761
2791
2801
2841
2881
2891
2921
2941
2961
2971
3001
3041
3061
3081
3121
3151
3161
3201
3241
3251
3281
3321
3331
3361
3381
3401
3421
3431
3441
3481
3501
3511
3521
3561
3601
3611
3631
3641
3681
3691
3721
3751
3761
3781
3801
3841
3871
3881
3921
3961
4001
4041
4051
4081
4121
4141
4161
4201
4231
4241
4251
4281
4321
4361
4401
4411
4441
4481
4501
4521
4561
4591
4601
4641
4681
4721
4751
4761
4771
4801
4841
4861
4881
4901
4921
4951
4961
5001
5041
5071
5081
5121
5131
5161
5201
5221
5241
5251
5281
5291
5311
5321
5361
5391
5401
5441
5481
5491
5501
5521
5561
5581
5601
5641
5671
5681
5721
5751
5761
5781
5801
5841
5851
5881
5921
5941
5961
6001
6031
6041
6051
6081
6121
6161
6201
6211
6241
6251
6281
6301
6321
6361
6371
6391
6401
6441
6481
6501
6521
6561
6571
6601
6641
6661
6681
6721
6751
6761
6801
6841
6861
6881
6921
6931
6961
7001
7021
7041
7081
7111
7121
7161
7201
7221
7241
7251
7261
7281
7291
7321
7351
7361
7381
7401
7441
7471
7481
7501
7521
7561
7601
7641
7651
7681
7721
7741
7751
7761
7801
7831
7841
7881
7921
7961
8001
8011
8041
8081
8101
8121
8161
8191
8201
8241
8251
8281
8321
8331
8361
8371
8401
8411
8441
8451
8461
8471
8481
8501
8521
8551
8561
8601
8641
8671
8681
8721
8731
8751
8761
8801
8821
8841
8881
8911
8921
8961
9001
9041
9081
9091
9121
9161
9181
9201
9241
9251
9271
9281
9311
9321
9361
9401
9441
9451
9481
9501
9521
9541
9561
9601
9611
9631
9641
9681
9721
9751
9761
9801
9811
9841
9881
9901
9921
9961
9991
10001

ケース2

mx
22
33
55
77
1111
1313
1717
1919
2323
2929
3131
3737
4141
4343
4747
5353
5959
6161
6767
7171
7373
7979
8383
8989
9797
101101
103103
107107
109109
113113
127127
131131
137137
139139
149149
151151
157157
163163
167167
173173
179179
181181
191191
193193
197197
199199
211211
223223
227227
229229
233233
239239
241241
251251
257257
263263
269269
271271
277277
281281
283283
293293
307307
311311
313313
317317
331331
337337
347347
349349
353353
359359
367367
373373
379379
383383
389389
397397
401401
409409
419419
421421
431431
433433
439439
443443
449449
457457
461461
463463
467467
479479
487487
491491
499499
503503
509509
521521
523523
541541
547547
557557
563563
569569
571571
577577
587587
593593
599599
601601
607607
613613
617617
619619
631631
641641
643643
647647
653653
659659
661661
673673
677677
683683
691691
701701
709709
719719
727727
733733
739739
743743
751751
757757
761761
769769
773773
787787
797797
809809
811811
821821
823823
827827
829829
839839
853853
857857
859859
863863
877877
881881
883883
887887
907907
911911
919919
929929
937937
941941
947947
953953
967967
971971
977977
983983
991991
997997

ケース3

mx
63
105
147
155
217
2211
2613
305
3311
3417
3819
3913
427
4623
5117
5719
5829
6231
6513
6611
6923
7437
7813
8241
8517
8643
8729
9113
9331
9447
10217
10653
11137
11419
11859
12261
12341
12943
13013
13319
13467
13823
14147
14271
14529
14673
15879
15953
16683
17017
17429
17759
17889
18213
18361
18537
18631
19497
19513
20167
202101
20541
206103
21371
214107
21731
218109
21973
22237
226113
23779
24641
24983
254127
25517
25843
25937
262131
26553
26619
26789
27313
274137
278139
28247
29029
29197
298149
30143
302151
303101
30561
309103
314157
31853
321107
326163
327109
334167
339113
34131
346173
35459
358179
362181
36573
36661
37037
381127
382191
386193
39013
393131
394197
398199
39919
40267
41041
411137
417139
422211
42671
42761
43431
43529
43873
44589
446223
447149
45141
453151
454227
45513
458229
466233
46967
471157
47479
478239
48137
482241
48597
489163
49883
501167
502251
505101
51017
51173
514257
51837
519173
526263
53053
53489
537179
538269
542271
543181
545109
54613
55379
554277
55537
562281
565113
566283
573191
579193
58297
586293
591197
597199
60243
606101
61061
614307
61541
618103
622311
626313
633211
634317
642107
65131
654109
662331
669223
67161
674337
678113
67997
681227
68231
685137
687229
694347
698349
699233
70337
706353
717239
718359
721103
723241
73073
734367
745149
746373
753251
758379
762127
763109
766383
771257
77737
778389
78171
785157
786131
789263
79361
794397
79553
79819
802401
807269
813271
818409
822137
831277
834139
838419
842421
843281
849283
85461
862431
865173
866433
87029
878439
879293
886443
889127
89089
894149
898449
90241
90343
905181
906151
91013
914457
91561
921307
922461
926463
933311
934467
93867
939313
942157
94973
951317
958479
96237
965193
97097
973139
974487
978163
982491
985197
993331
998499

ケース4

mx
3513
5521
7013
7731
9537
10513
11021
11545
11949
14361
15431
15561
16167
16521
18781
19037
20385
20991
21013
21585
22149
23045
23131
23593
23849
24737
253111
28537
28661
287121
295117
299133
31061
319141
32267
323145
329139
33021
335133
34545
355141
35749
371157
37481
37785
38561
391177
395157
40361
40685
407181
413175
415165
41891
42961
43085
437199
44249
46231
46561
47093
473211
48367
493113
49437
497211
506111
515205
517231
527241
533121
535213
551253
55985
56181
57037
574121
581247
583261
58991
590117
59549
598133
60985
611277
623265
62791
629145
635253
638141
64585
646145
649291
655261
658139
66349
66537
667309
670133
689157
69045
695277
69781
70593
707301
710141
713331
71449
71561
731337
737331
74137
742157
749319
75485
755301
759111
767349
77061
779361
782177
790157
791337
799369
803361
805133
80661
814181
815325
817127
826175
830165
835333
851397
85861
861121
869391
871133
874199
885117
893415
895357
897133
899421
901209
913411
917391
923421
93061
93581
943441
946211
955381
957141
959409
96667
969145
979441
986113
987139
989463
994211
995397


m=1000までやってみました。

データを分類してみましたが、これはあくまでも既存のデータを分割したに過ぎません。

それぞれのケースについて考察していきましょう。

【ケース1】
x=1、つまり1<x≦mの範囲に解が無かったケースです。
どのようなmが、解xを持たなかったのだろうか。
どうやら、mを素因数分解した際に、素因数の指数が2以上のものが1つでもあると、解xは存在しない。と推測される。

【ケース2】
x>1、つまり1<x≦mの範囲に解があったケースのうちの一つです。
mが素数の場合、x=mとなるようです。

【ケース3】
x>1、つまり1<x≦mの範囲に解があったケースのうちの一つです。
mは合成数だが、素因数分解した際に、素因数の指数が全て1であり、xは最大の素因数となるようです。

【ケース4】
x>1、つまり1<x≦mの範囲に解があったケースのうちの一つです。
mは合成数だが、素因数分解した際に、素因数の指数が全て1であり、xとmは互いに素である。

ケース1とケース2・3・4は、mを素因数分解すれば分類出来る。
ケース2とケース3・4は、mが素数か合成数かで分類出来る。
ケース3とケース4は、結果として分類しているが、mという情報だけで分類出来ていない。

この問題は、mが35になって初めて現れるケースなので、手計算で少しだけしかサンプルを計算しなかったとすると、見逃してしまうということになります。

m=35は、値的には小さいですが、手計算でやるにはかなり面倒ですね。
最大で34^35を計算する必要が出てくるので、OS付属の電卓程度では桁あふれしてしまいます。

もし、m=35がケース3だと考えると、
m=35、x=7

0^7=0≡0 (mod 35)
1^7=1≡1 (mod 35)
2^7=128≡23 (mod 35)
3^7=2187≡17 (mod 35)
4^7=16384≡4 (mod 35)
5^7=78125≡5 (mod 35)
6^7=279936≡6 (mod 35)
7^7=823543≡28 (mod 35)
8^7=2097152≡22 (mod 35)
9^7=4782969≡9 (mod 35)
10^7=10000000≡10 (mod 35)
11^7=19487171≡11 (mod 35)
12^7=35831808≡33 (mod 35)
13^7=62748517≡27 (mod 35)
14^7=105413504≡14 (mod 35)
15^7=170859375≡15 (mod 35)
16^7=268435456≡16 (mod 35)
17^7=410338673≡3 (mod 35)
18^7=612220032≡32 (mod 35)
19^7=893871739≡19 (mod 35)
20^7=1280000000≡20 (mod 35)
21^7=1801088541≡21 (mod 35)
22^7=2494357888≡8 (mod 35)
23^7=3404825447≡2 (mod 35)
24^7=4586471424≡24 (mod 35)
25^7=6103515625≡25 (mod 35)
26^7=8031810176≡26 (mod 35)
27^7=10460353203≡13 (mod 35)
28^7=13492928512≡7 (mod 35)
29^7=17249876309≡29 (mod 35)
30^7=21870000000≡30 (mod 35)
31^7=27512614111≡31 (mod 35)
32^7=34359738368≡18 (mod 35)
33^7=42618442977≡12 (mod 35)
34^7=52523350144≡34 (mod 35)


と正しくないnが沢山あります。

m=35、x=13

0^13=0≡0 (mod 35)
1^13=1≡1 (mod 35)
2^13=8192≡2 (mod 35)
3^13=1594323≡3 (mod 35)
4^13=67108864≡4 (mod 35)
5^13=1220703125≡5 (mod 35)
6^13=13060694016≡6 (mod 35)
7^13=96889010407≡7 (mod 35)
8^13=549755813888≡8 (mod 35)
9^13=2541865828329≡9 (mod 35)
10^13=10000000000000≡10 (mod 35)
11^13=34522712143931≡11 (mod 35)
12^13=106993205379072≡12 (mod 35)
13^13=302875106592253≡13 (mod 35)
14^13=793714773254144≡14 (mod 35)
15^13=1946195068359375≡15 (mod 35)
16^13=4503599627370496≡16 (mod 35)
17^13=9904578032905937≡17 (mod 35)
18^13=20822964865671168≡18 (mod 35)
19^13=42052983462257059≡19 (mod 35)
20^13=81920000000000000≡20 (mod 35)
21^13=154472377739119461≡21 (mod 35)
22^13=282810057883082752≡22 (mod 35)
23^13=504036361936467383≡23 (mod 35)
24^13=876488338465357824≡24 (mod 35)
25^13=1490116119384765625≡25 (mod 35)
26^13=2481152873203736576≡26 (mod 35)
27^13=4052555153018976267≡27 (mod 35)
28^13=6502111422497947648≡28 (mod 35)
29^13=10260628712958602189≡29 (mod 35)
30^13=15943230000000000000≡30 (mod 35)
31^13=24417546297445042591≡31 (mod 35)
32^13=36893488147419103232≡32 (mod 35)
33^13=55040353993448503713≡33 (mod 35)
34^13=81138303245565435904≡34 (mod 35)


x=13のとき、正しい。
m=35、x=13は、互いに素ですね。
 

 

さて、それぞれのケースごとに何らかの証明が出来ればよいでしょう。

証明方法を思いついたら、また別記事で書きたいと思います。

 


ではでは


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