レピュニット

すべての桁の数字が1である自然数

レピュニット (レピュニット数レプユニット数単位反復数: repunit) とは 1, 11, 111, 1111, … のように全ての桁の数字が 1である自然数のことである。この名前は repeated unitを省略した単語であり、アルバート・ベイラーが1964年の論文で命名した[注釈 1]

10進法における n 桁のレピュニットは の形に表される。n = 2, 19, 23, 317, 1031, ... (オンライン整数列大辞典の数列 A004023) のときに、Rn素数となる。2進法における n 桁のレピュニットはメルセンヌ数 である。レピュニットが素数であるとき、レピュニット素数(またはレプユニット素数: Repunit prime)という。レピュニット素数は無限にあると予想されているが、証明されていない。

レピュニットの性質

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mn を割り切るならば、RmRn を割り切る。よって、n合成数ならば、Rn は合成数となる。

100 を法として 11 と合同な平方数は存在しないから、レピュニットで平方数となるものは 1 だけである。一般に、レピュニットで累乗数となるものは 1 だけであることが知られている (Bugeaud, Mignotte 1999a[2])。

レピュニットは各桁の総乗が 1 となるので、すべてズッカーマン数である。

Rn は、n が3の累乗数のとき(n が 1 = 30 のときも含む)は全てハーシャッド数である。

nの値と必ず含まれる約数
  • 偶数 - 11
    • 4の倍数 - 11・101
    • 6の倍数 - 3・7・11・13・37
  • 3の倍数 - 337
  • 5の倍数 - 41271
  • 7の倍数 - 2394649
  • 17の倍数 - 2071723・5363222357
など

901型の例

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前述のとおり、R2n は11つまりR2 で割り切れる。同様に、2×n桁のR2n は、n桁のRn で割り切れる。さらに、nが奇数のとき、Rn は11で割り切れないから、R2Rn は互いに素となる。よって、R2nは、R2 × Rn で割り切れて、その商は、n桁の数 100…1 ÷ 11 の計算値となるから、n−1 桁の数 9090…91 である。

これらの関係を表にまとめると、次のようになる。

n(奇数) 2 × n R2n R2nの値(2×n桁) R2 × Rn R2 × Rnの値(n+1桁) R2n ÷ R2 ÷ Rnの値(n−1桁) R2n ÷ R2 ÷ Rnの素因数分解
3 6 R06 111111 R2 × R3 1221 × 91 7・13
5 10 R10 1111111111 R2 × R5 122221 9091 素数
7 14 R14 11111111111111 R2 × R7 12222221 909091 素数
9 18 R18 111111111111111111 R2 × R9 1222222221 90909091 7・13・19・52579
11 22 R22 1111111111111111111111 R2 × R11 122222222221 9090909091 11・23・4093・8779

n が偶数のときのR2n、その他 についての例は次のとおり。

  • R12 = 11222211 × 9901
  • R20 = 1222210000122221 × 9091
  • R24 = 112233332211 × 990000999901 = 1111222222221111 × 99990001
  • R28 = 1222222100000012222221 × 909091
  • R36 = 111111222222222222111111× 999999000001
  • R39 = 123333333333321 × 900900900900990990990991
など
  • R06 = 11 × (9091 + 1010)
  • R08 = 11 × (909091 + 101010)
  • R10 = 11 × (90909091 + 10101010)

[3][4][5][6]

1と0だけで表す例

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n (10n/2 − 1) / 9 [7] 10n/2 + 1
R02 1 1 × 11 11
R04 11 11 × 101 101
R06 3・37 111 × 1001 7・11・13
R08 11・101 1111 × 10001 73・137
R10 41・271 11111 × 100001 11・9091
n
R02 0001 × 11 1 × 11
R03 # 0001 × 111
R04 $ 0001 × 1111 11 × 101
R05 % 0001 × 11111
R06 & 0001 × 111111 111 × 1001
# 0011 × 10101
R07 * 0001 × 1111111
R08 $ 0011 × 1010101 1111 × 10001
R09 # 0111 × 1001001
R10 % 0011 × 101010101 11111 × 100001
R12 & 0011 × 10101010101 111111 × 1000001
$ 0111 × 1001001001
# 1111 × 100010001
R14 * 0011 × 1010101010101 1111111 × 10000001
n
R06 1 × 111 × 1001 91・11
R12 11 × 10101 × 1000001 9901・101
R18 111 × 1001001 × 1000000001 999001・1001
R24 1111 × 100010001 × 1000000000001 99990001・10001
n
R04 11 × 101
R08 101 × 110011
R12 1001 × 111000111 1221001221 × 91
R16 10001 × 111100001111
R20 100001 × 111110000011111 1222210000122221 × 9091
R24 1000001 × 111111000000111111 1221001221001221001221 × 91

累乗数 − 累乗数

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[8]

n Rn×(10n+1)
[9][10][11]
R02 6252 6252 6252
R03 562 − 552 562552
R04 562 − 452 5562 − 5552
R05 55562 − 55552
R06 5562 − 4452 555562 − 555552 5056250452 6562 − 5652
R07 5555562 − 5555552
R08 55562 − 44452 0G(省略)
R09 0F(省略) 50055625004452
R10 0E(省略) 0E(省略) 656562 − 565652
R11 0D(省略)
R12 0C(省略) 0C(省略) 500055562500044452
R13 0B(省略)
R14 0C(省略) 0A(省略) 65656562 − 56565652

レピュニット素数

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現在、Rnn = 2, 19, 23, 317, 1031, 49081 の場合に素数となることが証明されている。しかし桁数が大きい確率的素数 (PRP, probable prime) は素数判定が困難であり、例えば2022年3月に素数であることが証明された R49081 は、1999年に H. Dubner が確率的素数として発見してから P. Underwood によって素数判定されるまで23年を要した[12]

2007年4月3日、H. Dubner は n=109297 の場合が PRP であると発表し[13]、その後 n≦200000 にはそれ以外の PRP は見つかっていないと報告している[14][リンク切れ]。同年7月15日、M. Voznyy は n=270343 の場合が PRP であると発表した[15]

2021年4月20日、S. Batalov と R. Propper は n=5794777 を[16]、同年5月8日に n=8177207 を PRP であると発表した[17]。発表時点ではそれぞれが知られている最大の PRP であった。

Rn = (10n − 1) / 9
No. n 発見者 素数判定
1 2 - -
2 19 - -
3 23 - -
4 317 1978 Williams
5 1031 1986 Williams, Dubner
6 49081 1999 Dubner
7 86453 2000 Baxter -
8 109297 2007 Dubner -
9 270343 2007 Voznyy -
10 5794777 2021 Batalov, Ryan -
11 8177207 2021 Batalov, Ryan -

(オンライン整数列大辞典の数列 A004023)

レピュニットの素因数分解

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レピュニットは、25を除く素数の積で構成されている[18]

基数 10 のレピュニットの R1 から R122 までの素因数分解の一覧を示す[19]

n素数の場合は背景のセルを水色にして示す。

素因数の数(含重複)

2022年末現在、素因数分解が完全には計算されていない最小のレピュニットは、n=353に当たる数である。

基数10 のレピュニット Rn (n=1~122) の素因数分解の表
n 素因数分解
 
1 0 01
2 1 11 (素数)
3 2 03・37
4 2 11・‾C101
5 2 41・271
6 5 03・07・11・13・37
7 2 ‾C239・4649
8 4 11・73・‾C101・137
9 4 032・37・‾F333667
10 4 11・41・‾C271・9091
11 2 ‾E21649・513239
12 7 03・07・11・13・37・‾C101・9901
13 3 53・79・265371653
14 4 11・‾C239・4649・909091
15 6 03・31・37・41・‾C271・2906161
16 6 11・17・73・101・137・5882353
17 2 ‾G2071723・5363222357
18 9 03207・11・13・19・37・‾E52579・333667
19 1 ‾S1111111111111111111 (素数)
20 7 11・41・‾C101・271・3541・9091・27961
21 7 03・37・43・239・1933・4649・10838689
22 7 112・23・‾D4093・8779・21649・513239
23 1 ‾W11111111111111111111111 (素数)
24 10 03・07・11・13・37・73・101・137・9901・99990001
25 5 41・271・‾E21401・25601・182521213001
26 6 11・53・79・859・265371653・1058313049
27 7 033・37・757・333667・440334654777631
28 8 11・29・‾C101・239・281・4649・909091・121499449
29 5 ‾D3191・16763・43037・62003・77843839397
30 13 03・07・11・13・31・37・41・‾C211・241・271・2161・9091・2906161
31 3 ‾D2791・6943319・57336415063790604359
32 11 11・17・73・101・137・353・449・641・1409・69857・5882353
33 6 03・37・67・21649・513239・1344628210313298373
34 6 11・‾C103・4013・2071723・5363222357・21993833369
35 7 41・071・239・271・4649・123551・102598800232111471
36 12 03207・11・13・19・37・‾C101・9901・52579・333667・999999000001
37 3 ‾G2028119・247629013・2212394296770203368013
38 3 11・‾R909090909090909091・1111111111111111111
39 6 03・37・53・79・265371653・900900900900990990990991
40 11 11・41・73・101・137・271・3541・9091・27961・1676321・5964848081
41 4 83・1231・538987・201763709900322803748657942361
42 15 03・072・11・13・37・43・127・239・1933・2689・4649・459691・909091・10838689
43 4 ‾C173・1527791・1963506722254397・2140992015395526641
44 11 112・23・89・101・4093・8779・21649・513239・1052788969・1056689261
45 10 032・31・37・41・271・238681・333667・2906161・4185502830133110721
46 6 11・47・139・2531・549797184491917・11111111111111111111111
47 2 ‾H35121409・316362908763458525001406154038726382279
48 13 03・07・11・13・17・37・73・‾C101・137・9901・5882353・99990001・9999999900000001
49 4 ‾C239・4649・‾I505885997・1976730144598190963568023014679333
50 10 11・41・‾C251・271・5051・9091・21401・25601・182521213001・78875943472201
51 8 03・37・‾C613・210631・2071723・52986961・5363222357・13168164561429877
52 9 11・53・79・101・521・859・265371653・1058313049・1900381976777332243781
53 4 ‾C107・1659431・1325815267337711173 ・7198858799491425660200071
54 14 03307・11・13・19・37・757・52579・333667・70541929・14175966169・440334654777631
55 8 41・271・1321・21649・62921・513239・83251631・1300635692678058358830121
56 12 11・29・73・101・137・239・281・4649・7841・909091・121499449・127522001020150503761
57 6 03・37・‾E21319・10749631・1111111111111111111・3931123022305129377976519
58 8 11・59・‾D3191・16763・43037・62003・77843839397・154083204930662557781201849
59 2 ‾M2559647034361・4340876285657460212144534289928559826755746751
60 20 03・07・11・13・31・37・41・61・‾C101・211・241・271・2161・3541・9091・9901・27961・2906161・4188901・39526741
61 7 ‾C733・4637・329401・974293・1360682471・106007173861643・7061709990156159479
62 5 11・‾D2791・6943319・57336415063790604359・909090909090909090909090909091
63 14 032・37・43・239・1933・4649・10837・23311・45613・333667・10838689・45121231・1921436048294281
64 15 11・17・73・101・137・353・449・641・1409・19841・69857・976193・5882353・6187457・834427406578561
65 7 41・053・79・271・265371653・162503518711・5538396997364024056286510640780600481
66 15 03・07・112・13・23・37・67・4093・8779・21649・513239・599144041・183411838171・1344628210313298373
67 3 ‾F493121・79863595778924342083・28213380943176667001263153660999177245677
68 10 11・‾C101・103・4013・2071723・28559389・1491383821・5363222357・21993833369・2324557465671829
69 6 03・37・‾C277・203864078068831・11111111111111111111111・1595352086329224644348978893
70 12 11・41・71・239・271・4649・9091・123551・909091・4147571・102598800232111471・265212793249617641
71 2 ‾ZD241573142393627673576957439049・45994811347886846310221728895223034301839
72 18 03207・11・13・19・37・73・101・137・3169・9901・52579・98641・333667・99990001・999999000001・3199044596370769
73 3 ‾K12171337159・1855193842151350117・49207341634646326934001739482502131487446637
74 7 11・‾D7253・2028119・247629013・422650073734453・296557347313446299・2212394296770203368013
75 12 03・31・37・41・‾C151・271・4201・21401・25601・2906161・182521213001・15763985553739191709164170940063151
76 6 11・‾C101・722817036322379041・909090909090909091・1111111111111111111・1369778187490592461
77 8 ‾C239・4649・5237・21649・42043・513239・29920507・136614668576002329371496447555915740910181043
78 15 03・07・11・132・37・53・79・157・859・6397・216451・265371653・1058313049・388847808493・900900900900990990990991
79 6 ‾C317・6163・10271・307627・49172195536083790769・3660574762725521461527140564875080461079917
80 15 11・17・41・73・101・137・271・3541・9091・27961・1676321・5070721・5882353・5964848081・19721061166646717498359681
81 13 034・37・163・757・9397・333667・2462401・440334654777631・676421558270641・130654897808007778425046117
82 7 11・83・1231・538987・2670502781396266997・3404193829806058997303・201763709900322803748657942361
83 3 ‾M3367147378267・9512538508624154373682136329・346895716385857804544741137394505425384477
84 21 03・072・11・13・29・37・43・101・127・239・281・1933・2689・4649・9901・226549・459691・909091・10838689・121499449・4458192223320340849
85 7 41・271・‾G2071723・262533041・5363222357・8119594779271・4222100119405530170179331190291488789678081
86 8 11・‾C173・1527791・57009401・2182600451・1963506722254397・2140992015395526641・7306116556571817748755241
87 10 03・37・‾D3191・4003・16763・43037・62003・72559・77843839397・310170251658029759045157793237339498342763245483
88 15 112・23・73・89・101・137・617・4093・8779・21649・513239・1052788969・1056689261・16205834846012967584927082656402106953
89 5 ‾F497867・103733951・104984505733・5078554966026315671444089・403513310222809053284932818475878953159
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92 10 11・47・101・139・1289・2531・18371524594609・549797184491917・11111111111111111111111・4181003300071669867932658901
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102 16 03・07・11・13・37・‾C103・613・4013・210631・2071723・52986961・5363222357・21993833369・291078844423・13168164561429877・377526955309799110357
103 3 ‾D1031・7034077・153211620887015423991278431667808361439217294295901387715486473457925534859044796980526236853
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106 6 11・‾C107・1659431・1325815267337711173・47198858799491425660200071・9090909090909090909090909090909090909090909090909091
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108 20 03307・11・13・19・37・101・109・757・9901・52579・153469・333667・70541929・14175966169・999999000001・440334654777631・59779577156334533866654838281
109 4 ‾G1192679・712767480971213008079・5295275348767234696493・246829743984355435962408390910378218537282105150086881669547
110 18 112・23・41・271・331・1321・4093・5171・8779・9091・21649・62921・513239・83251631・20163494891・318727841165674579776721・1300635692678058358830121
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112 17 11・17・29・73・101・113・137・239・281・4649・7841・909091・5882353・121499449・73765755896403138401・127522001020150503761・119968369144846370226083377
113 3 ‾C227・908191467191・53895712312217719065267103426685397298498705173449226555003346881878523705781079015749721646701723
114 12 03・07・11・13・37・‾E21319・1458973・10749631・909090909090909091・1111111111111111111・3931123022305129377976519・ 753201806271328462547977919407
115 8 41・271・‾E31511・19707665921・20414137203567631・11111111111111111111111・5799951513941382144830754391・122403569491783662720773144041
116 13 11・59・‾C101・349・3191・16763・38861・43037・62003・618049・77843839397・154083204930662557781201849・ 1181180637520183640867963573625866958318­7541
117 12 032・37・53・79・333667・265371653・240396841140769・537947698126879・3352825314499987・900900900900990990990991・ 2304017384484085131816292573
118 6 11・‾D1889・2559647034361・1090805842068098677837・4411922770996074109644535362851087・4340876285657460212144534289928559826755­746751
119 8 ‾C239・4649・‾F923441・2071723・5363222357・3924966376871・768736559421401249042753476963・3230129421485627516508145444373504546404­48842187
120 26 03・07・11・13・31・37・41・61・73・101・137・211・241・271・2161・3541・9091・9901・27961・1676321・2906161・4188901・39526741・99990001・5964848081・100009999999899989999000000010001
121 6 15973・21649・38237・274187・513239・597149176209530412360795391497657340159943421992502538230831481682232969649167277637825641074323
122 10 11・733・4637・81131・329401・974293・1360682471・106007173861643・7061709990156159479・11205222530116836855321528257890437575145023592596037161

一般化

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10以外の基数に対してもレピュニットを定義することができる。基数 a に対して n 桁のレピュニットは   と定義される。

前述のとおり、a = 2 のときのレピュニットはメルセンヌ数である。また、a が素数ならば、これは an−1約数の和に一致する。

基数 a ≤ 100 のレピュニットが累乗数となるのは R5(3) = 112, R4(7) = 202, R3(18) = 73 の場合しかない(Bugeaud 1999b[20])。

Fd(x) を d 次の円分多項式とすると、

 

と表すことができる。

脚注

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注釈

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  1. ^ アルバート・ベイラーは、次のとおりに記している:
    A number which consists of a repeated of a single digit is sometimes called a monodigit number, and for convenience the author has used the term “repunit number”(repeated unit) to represent monodigit numbers consisting solely of the digit 1.
    A. H. Beiler、1964[1]

出典

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  1. ^ Beiler 1964, p. 83.
  2. ^ Yann Bugeaud; M. Mignotte (1999). “On integers with identical digits”. Mathematika 46: 411–417. 
  3. ^ 电算游戏(六)“901”型的等式队列_屏山老马_新浪博客
  4. ^ 电算游戏(六)之二“9090…91”型数等式队列_屏山老马_新浪博客
  5. ^ 1111…1という数(レピュニット)の素因数分解を納得する - アジマティクス
  6. ^ Aufgaben und Lösungen 1. Runde 2016
  7. ^ Factors of 10n − 1,10 n + 1,2n − 1 and 2 n + 1.
  8. ^ World!Of Numbers
  9. ^ Number Theory の話題(Repunit Number と Zsigmondy's Theorem)
  10. ^ nombre - onze en maths
  11. ^ persistance et repdigits
  12. ^ Paul Underwood (2022年3月21日). “R49081 is prime!”. MersenneForum. 2022年3月29日閲覧。
  13. ^ Harvey Dubner, R109297 に関するアナウンス、Number Theory List
  14. ^ Yahoo! Groups” (英語). groups.yahoo.com. 2018年4月6日閲覧。
  15. ^ Maksym Voznyy, R270343 に関するアナウンス、Number Theory List
  16. ^ New repunit (PRP) primes found”. MersenneForum (2021年4月20日). 2022年3月29日閲覧。
  17. ^ It is R8177207”. MersenneForum (2021年5月8日). 2022年3月29日閲覧。
  18. ^ レプユニット数』 - 高校数学の美しい物語
  19. ^ 鎌田誠. “11...11 (レピュニット) の素因数分解”. STUDIO KAMADA. 2022年3月29日閲覧。
  20. ^ Yann Bugeaud, On the Diophantine equation  , Number Theory (Turku, 1999), de Gruyter, 2001, pp. 19–24.

参考文献

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  • Beiler, Albert H. (2013) [1964], Recreations in the Theory of Numbers: The Queen of Mathematics Entertains, Dover Recreational Math (2nd Revised ed.), New York: Dover Publications, ISBN 978-0-486-21096-4, https://books.google.co.jp/books?id=NbbbL9gMJ88C 
  • Dickson, Leonard Eugene; Cresse, G.H. (1999-04-24), History of the Theory of Numbers, AMS Chelsea Publishing, Volume I (2nd Reprinted ed.), Providence, Rhode Island: American Mathematical Society, ISBN 978-0-8218-1934-0, https://books.google.co.jp/books?id=XnwsAQAAIAAJ 
  • Francis, Richard L. (1988-05), “Mathematical Haystacks: Another Look at Repunit Numbers”, The College Mathematics Journal 19 (3): 240-246 
  • Ribenboim, Paulo (1996-02-02), The New Book of Prime Number Records, Computers and Medicine (3rd ed.), New York: Springer, ISBN 978-0-387-94457-9, https://books.google.co.jp/books?id=2VTSBwAAQBAJ 
  • Yates, Samuel (1982-05), Repunits and repetends, FL: Delray Beach, ISBN 978-0-9608652-0-8, https://books.google.co.jp/books?id=3_vuAAAAMAAJ 

関連項目

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外部リンク

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