■n乗数の上1桁(その5)

 n乗数の下1桁の頻度は,0を含めない計算ではあるが,

x :  1  2  3  4  5  6  7  8  9

x^2:  1  4  9  6  5  6  9  4  1

x^3:  1  8  7  4  5  6  3  2  9

x^4:  1  6  1  6  5  6  1  6  1

 ここでは,n乗して上1桁だけ残しておく.

x :  1  2  3  4  5  6  7  8  9

x^2:  1  4  9  1  2  3  4  6  8

x^3:  1  8  2  6  1  2  3  5  7

x^4:  1  1  8  2  6  1  2  4  6

x^5:  1  3  2  1  3  7  1  3  5

x^6:  1  6  7  4  1  4  1  2  5

x^7:  1  1  2  1  7  2  8  2  4

x^8:  1  2  6  6  3  1  5  1  4

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2のn乗数の場合、2^(n-1)と2^nの桁数が異なるとき、2^nの上1桁はかならず1である。

2^(n+1)は2^nと桁数が同じで、上1桁は1でない。

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[Q]2^100が31桁の数であることを既知として、N=2^n (n=0~100)のうち,上1桁が1であるものの個数を求めよ

[A]1桁、2桁、・・・、31桁のものがちょうど一つずつあるので、答えは31個。

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上1桁が1であることは

10^k<=N<2・10^k

k<=logN/log10<k+log2/log10

すなわち、logN/log10の小数部分が0<=・・・<log2/log10 であることと同値です。

一方、logN/log10の小数部分は円周上にlog2/log10ごとに等間隔で並びます。

区間[0,log2/log10)の長さと等間隔が一致していることから、円周上を回る回数と等しくなる。

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P />2のn乗数の場合、

2→4→8→[1]→3→6→[1]→2→5→[1]→2→4→8→[1]→3→」6→[1]

3のn乗数の場合、

3→9→[2]→8→[2]→7→[2]→6→[1] ・・・ここで破綻

NlogN<1であるのは2だけである

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