19 likes hexagon

Dodawanie i odejmowanie liczb kojarzymy zazwyczaj z łączeniem strzałek (wektorów) w tym samym lub w odwrotnych kierunkach – ale dzięki zegarom cyfrowym nie dziwią te operacje gdy liczby są ułożone na okręgu. Jednak tylko matematykom i dziwakom nasuwa się pytanie czy da się tam także mnożyć i dzielić.

Jedna z atrakcji liczb pierwszych leży w tym, że po wybraniu jakiejś p i zgromadzeniu liczb naturalnych (od zera!) mniejszych od niej można tam wykonywać wszystkie cztery operacje arytmetyczne: przy mnożeniu bierze się resztę z dzielenia przez p, a dzielenie okazuje się odmianą mnożenia. Jednak wydaje się, że ustawienie liczb na kółku w tych operacjach nie pomaga.

Ale czasami można wpleść do takiej arytmetyki geometrię i załączony obrazek ujawnia, że udaje się to dla liczby 19. Czy jest ona wyjątkiem? O tym następnym razem (chyba nie ma pośpiechu?), wybór jej uzasadnia estetyka, nie jest ona ani za duża, ani zbyt mała, a oswojenie się z nią ułatwi przemyślenie innych przypadków. A obrazek w istocie jest tabelką rachunkową dla wszystkich 4 operacji arytmetycznych, czyli pozwala uniknąć dzielenia wyników przez 19 i sprawdzania jaka wyszła reszta.

Chyba nie ma potrzeby wyjaśniać który sześciokąt jest podstawowy, bo siedzi on jak kura na grzędzie, a z pozostałych użyteczne są tylko ich kawałki.

Dodawanie i odejmowanie to działania na strzałkach, wychodzących od zera (zaznaczanego na czerwono, choć może zero nie zasługuje na to). Dolny szkic ma ułatwić dzielenie, pokazuje jak połączyć liczby w pary wzajemnie odwrotne. Ten układ ma swoją urodę i jest łatwy do szybkiego sprawdzenia, np. 3×13=1+2×19, czyli dzielenie przez 3 to mnożenie przez 13 i vice versa. Oczywiście 1 oraz 18=-1 są same do siebie odwrotne.

Jak używamy tabelki do mnożenia? Mnożenie liczby a przez liczby z kręgu bliskiego zeru, czyli przez liczby

1,8,7,18,11,12

to obrócenie a przez stosowny kąt. A kąt taki mierzymy od stojącej po prawej stronie liczby 5 do zera i potem skręcając do mnożnika. Na przykład mnożenie przez 11 to okręcanie podstawowego sześciokąta o 4×60°, więc 13 przemnożone przez 11 wyląduje na liczbie 10. (Chcesz sprawdzić? Zdrowy obyczaj. 11×13=143, odejmij 10, zostanie 133, liczba podzielna przez 19 czyli 0).

A mnożniki leżące na zewnętrznym kręgu w podstawowym sześciokącie można rozłożyć na sumę dwóch z kręgu wewnętrznego, b=c+d i zgodnie ze znanym prawidłem arytmetyki zastąpić ab przez ac+ad.

Na przykład, jak wymnożyć 6×15? Skoro 15=7+8, sumuje się 6×7 oraz 6×8, czyli 4+10=14.

Tytuł wpisu jest angielski (brzmi to krócej i bardziej tajemniczo, kto wie, może hexagon ma związki z die Hexe?), ale tekst jest polski, więc powinienem przygotować się na polskie reakcje. Obu typów: a) „to nie ma sensu i do niczego nie służy” oraz b) „każde dziecko w szkole potrafi to zrobić”. Więc na wszelki wypadek wdam się w parę fachowych wyjaśnień.

Liczba 19 została potraktowana jako zespolona i to wewnątrz pierścienia Eisensteina (wygenerowanego przez ω, trzeci pierwiastek z 1). Tam rozkłada się 19=(5+2ω2)(5+2ω). Te czynniki są w tym pierścieniu nierozkładalne, czyli każdy z nich generuje ideał maksymalny, więc pierścień ilorazowy jest ciałem i wszystkie operacje arytmetyczne są wykonywane jak dla liczb zespolonych i sprowadzenie wyniku do obszaru fundamentalnego odpowiada wyborowi reszty z dzielenia przez 19.

Czyli rzeczywiście dziecko może to zrobić, już po pierwszym kursie uniwersyteckiej algebry. Czy dziecko ma ochotę na zrobienie czegoś podobnego dla liczby 31?

Reklama

2 myśli na temat “19 likes hexagon

  1. Fascynujace, tym niemniej, ehm, nie powiem żebym wszystko zrozumiała. Ale 6×15 najłatwiej wyliczyć jak się wie ze godzina ma 60 minut.

  2. moje wewnętrzne dziecko poddaje się. Ale jest wdzięczne za ten trzeci pierwiastek z jedynki – nie wiedziało że liczby mogą być jeszcze bardziej urojone

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj /  Zmień )

Połączenie z %s