145 Reversible Numbers

Problem 145

有这样一些数 ,和所以数字逆着写的数 之和的所有数字都是奇数。比如 等等,这些数我们称之为可逆数。有一个限制条件就是开头不能是 0。

问题是,小于十亿(1,000,000,000)的数中有多个可逆数。

这道题可以通过分类讨论来解决。

首先 的长度是奇数和偶数明显是两类,因为这意味着有没有正好居于中间的数。对于奇数长度来说,有,且反过来还是该数字。

我们先来考虑长度是偶数的时候。

长度为 2 的时候,不妨把该数写作 ,其逆就是 。以 是否大于等于 10 来讨论。

大于等于 10 的情况,不妨令 ,那么 奇偶性必然不同,不可能数字都是奇数。

小于 10 的情况,那么 是奇数。 是偶数,可选 是奇数,可选 ,之和小于 的情况一共 10 种可能性。反之, 是奇数, 是偶数,也是 种。

所以长度为 2 的可逆数一共 20 个。

长度为 4 的时候,该数可写作 ,其逆就是 。以 是否大于等于 10 来讨论。

大于等于 的情况,不妨令 。若 大于等于 10,和最后一位是 ,右起第四位是 ,不可能都是奇数;若 小于 10,不能是 9,否则和的右起第二位是 0,不满足题意,如果是其他奇数,右起第二位和 ,而右起第三位是 ,也不可能同时是奇数。

小于 10 的情况, 的取值可能性有 20 种,中间的 退化为长度为 2 的情况,取值的可能性有 30 种(偶数可以为0,因为不打头了),利用乘法原则,共有 600 个可逆数。

所以长度为 4 的可逆数一共 600 个。

长度为 6 的时候,该数可以写作 ,其逆就是 。以 是否可以大于等于 10 来讨论。

大于等于 10 的情况,原理和 4 位时一样, 不能大于等于 10。能小于 10 吗?为了保证 得到的值和 得到的值一样,那么 就要大于 10。但是 不进位,而 进位,导致右起 3, 4 位一定不能同时是奇数。

小于 10 的情况,中间 4 个数回到了上一种情况,所以可能性是

所以长度为 6 的可逆数一共是 18,000 个。

长度为 8 的时候,该数可以写作 ,其逆就是 。同样,以 是否可以大于等于 10 来讨论。

在大于等于 10 的情况下,原理同上, 不能大于等于 10,那么 就只能小于 10 了。同上, 就要大于等于 10。为了使得中间两位的奇偶性一致,那么 要大于 10,结果就是右起第三位数字是 模 10(因为 小于 10),而右起第六位数字是 模10,这俩不可能同时是奇数。

小于 10 的情况,中间六个数字回到了上一种情况,所以可逆数是

所以长度为 8 的可逆数一共是 540,000 个。

现在来讨论 的长度为奇数。

如果长度是 1,反过来是其本身,那么和是偶数,不符合题意。

长度是 3,可写作 ,可逆数是 。中间数字的和是偶数,那么 必须大于 10,为了右起第一位和第三位奇偶性相同,那么 不能进位,所以 要小于等于4,那么 有五种可取值;我们现在讨论 是奇数 是偶数 ,其和大于 10 的可能性有 10 种可能性, 是偶数 是奇数也有 10 种,那么可逆数是

长度是 5 时,可写作 ,可逆数是 。中间是 ,所以 是大于等于 10 的,右起第一位是 ,但是右起第五位是 ,不可能同时是奇数,所以 的长度不可能是 5。

长度为 时,可写作 ,可逆数时 。中间是 ,所以 是大于等于 10 的。根据前面的分析, 必须小于 10;进而 要小于 10。右起第六位会接受来此 的进位,那么右起第二位也必须接受一个进位,所以 必须大于 10。 小于 10 得出 有 5 种可能性, 大于 10 且和为奇数共有 20 种可能性, 大于 10 且和为奇数也有 20 种, 小于 10 且为偶数的可能性有 25 种。所以可逆数是

长度为 9 的时候,可写作 ,其可逆数是 。由前面的分析可知 要大于等于 10,那么为了让右起第三位 和右起第七位 同时为奇数,那么 也必须大于 10,那么 得到 的进位,无法和右起第一位 同奇偶,矛盾,所以长度不能是 9。

综上,小于十亿的可逆数是 608720 个。