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特殊數說明:

1. 完全數(Perfect Number):
完全数是指所有真因子(即除了自身以外的正因子)之和等于它本身的正整数。
σ(n) = 2n,其中 σ(n) 是 n 的所有因子(包括自身)之和
  • 例子:6 = 1 + 2 + 3(因子:1, 2, 3)
  • 例子:28 = 1 + 2 + 4 + 7 + 14(因子:1, 2, 4, 7, 14)
  • 已知完全數:6, 28, 496, 8128, 33550336...
  • 歐幾里德-尤拉定理:如果 2^p - 1 是質數(梅森質數),則 2^(p-1) × (2^p - 1) 是完全數
  • 未解之謎:是否存在奇完全數?目前仍未找到
2. 友好數(Amicable Numbers):
友好数是一对数字,其中每个数的真因子之和等于另一个数。
σ(a) - a = b 且 σ(b) - b = a,其中 a ≠ b
  • 例子:220 和 284 是友好數對
  • 220 的真因子:1, 2, 4, 5, 10, 11, 20, 22, 44, 55, 110,和為 284
  • 284 的真因子:1, 2, 4, 71, 142,和為 220
  • 其他友好數對:(1184, 1210), (2620, 2924), (5020, 5564)...
  • 歷史:畢達哥拉斯學派在西元前6世紀就已知 220 和 284 這對友好數
3. 阿姆斯特朗數(Armstrong Number / 自戀數):
阿姆斯特朗数是指一个 k 位数,它的每个位上的数字的 k 次幂之和等于它本身。
n = d₁^k + d₂^k + ... + dₖ^k,其中 k 为数字位数
  • 1位數:0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9(所有個位數都是阿姆斯特朗數)
  • 3位數:153 = 1³ + 5³ + 3³ = 1 + 125 + 27
  • 3位數:370 = 3³ + 7³ + 0³ = 27 + 343 + 0
  • 3位數:371 = 3³ + 7³ + 1³ = 27 + 343 + 1
  • 3位數:407 = 4³ + 0³ + 7³ = 64 + 0 + 343
  • 4位數:1634 = 1⁴ + 6⁴ + 3⁴ + 4⁴ = 1 + 1296 + 81 + 256
  • 4位數:8208, 9474
  • 總數:只有有限個阿姆斯特朗數(88個已知)

演算法複雜度:

  • 完全數檢測:O(√n) - 需要找到所有因子
  • 友好數檢測:O(√n) - 需要計算真因子之和並檢查配對
  • 阿姆斯特朗數檢測:O(k) - k 為數字位數,需要遍歷每一位

注意事項:

  • 完全數非常稀少,目前只發現 51 個(截至2024年)
  • 友好數檢測對於大數字可能需要較長時間,因為需要計算因子和
  • 阿姆斯特朗數的檢測相對快速,但總數有限
  • 1 不被認為是完全數,儘管它的真因子之和為0