Nompres étranches - Résolution

Nombre tel que les deux premiers chiffres forment un nombre divisible par 2, les 3 premiers chiffres un nombre divisible par 3 etc...

Chiffres différents

Nombre formé de chiffres tous différents. Donc dix chiffres.

Les chiffres de rang pair sont alors pairs. Ceux qui restent, les chiffres impairs.
Le chiffre de rang 10 est 0, le chiffre de rang 5 est 5.
Soit donc ABCD5EFGH0 où {A,C,F,H}={1,3,7,9} et {B,D,E,G}={2,4,6,8}.
Le nombre ABCD5EFGH est toujours divisible par 9 car la somme de ses chiffres est 45.
ABCD divisible par 4 si et seulement si CD divisible par 4. Comme C est impair, D est 2 ou 6.
De même ABCD5EFG multiple de 8 si et seulement si EFG multiple de 8.
Comme E est pair, FG doit être lui même un multiple de 8.
Avec F={1,3,7,9} ceci impose les valeurs correspondantes de G={6,2,2,6} et D={2,6,6,2}
Alors {B,E}={4,8} (les chiffres pairs restant).
ABCD5E multiple de 6, et comme ABC est multiple de 3, D5E aussi.
Alors D+E multiple de 3 plus 1 : D=2 et E=8 ou D=6 et E=4

Etudions maintenant ABC qui doit être multiple de 3

Tout ceci donne un nombre restreint de cas à examiner de plus près pour la divisibilité de ABCD5EF par 7 :

1472589 pas multiple de 7
1836547 pas multiple de 7
1896543 pas multiple de 7
1896547 pas multiple de 7
3816547 multiple de 7 donne la solution 3816547290
7412589 pas multiple de 7
7896543 pas multiple de 7
9816543 pas multiple de 7
9816547 pas multiple de 7
9876543 pas multiple de 7

Il y a donc 1 seule solution : 3816547290.

Chiffres quelconques

L'abandon de la contrainte sur les chiffres donne à priori de plus nombreuses solutions :
On peut choisir les deux premiers chiffres au hasard du moment que le deuxième est pair.
Le troisième chiffre est déterminé modulo 3, en gros 3 ou 4 possibilités au choix.
Le 4ème est alors déterminé modulo 4 soit 2 ou 3 posibilités. Le 5ème est 0 ou 5.
Le 6ème est alors déterminé modulo 6, ce qui ne laisse que 1 ou 2 possibilités, etc jusqu'au 9ème qui est déterminé modulo 9, soit là encore 1 ou 2 possibilités. Le 10ème chiffre est forcément 0.
Il y a ainsi au moins 9x5x3x2x2=540 solutions pour un nombre de 10 chiffres.

Le problème se gâte avec le 11ème chiffre, car il n'existe aucun chiffre multiple de 11 moins 1.
Le choix du 11ème chiffre peut ainsi être impossible, selon les choix effectués pour les 10 premiers.
De même pour les chiffres suivants, le choix est de plus en plus restreint.

Notons tout d'abord que si A est un nombre étranche de n chiffres, le nombre B formé des n-1 premiers chiffres de A est un nombre étranche de n-1 chiffres.
Nous dirons que ce nombre B de n-1 chiffres peut se prolonger en un nombre étranche (A) de n chiffres.
Appelons nombre étranche terminal un nombre étranche qui ne peut pas se prolonger.
En fait seuls ces nombres étranches terminaux nous intéressent.
L'étude précédente sur les 10 premiers chiffres des nombres étranches montre qu'il n'existe aucun nombre étranche terminal de moins de 10 chiffres.

Nombres commençant par 0 - Nombres étranches k-augmentés

Bien que mettre des zéros à gauche d'un nombre soit d'habitude sans intérêt, puisque 000...000N=N, une telle posibilité conduit à une nouvelle famille de nombres étranches.
Considérons le nombre étranche 0abcd pour lequel 0a=a divisible par 2, 0ab=ab divisible par 3 etc...
Ceci revient à considérer le nombre abcd dans lequel chaque tranche des n premiers chiffres est divisible par n+1.
On a ainsi défini un nombre étranche 1-augmenté.
De même les nombres étranches k-augmentés sont issus des nombres étranches commençant par k chiffres 0.
Par exemple le nombre étranche terminal 00085264201232 donne le nombre étranche 3-augmenté, terminal, 85264201232 pour lequel le premier chiffre est divisible par 1+3=4, le nombre 85 formé des deux premiers chiffres est divisible par 2+3=5, le nombre 852 formé des 3 premiers chiffres est divisible par 3+3=6 jusqu'au nombre complet de 11 chiffres qui est divisible par 11+3=14.

On arrive ainsi au nombre 0000000000 composé de dix 0 (qui est bien entendu un nombre étranche). Si on cherche à prolonger ce nombre étranche par un 11ème chiffre, ce chiffre ne peut être que 0.
Il n'existe pas de nombres non nuls étranches k-augmentés avec k=10 et plus.

Nombres étranches terminaux

Nous n'en dirons pas plus sur les nombres étranches k-augmentés et nous allons revenir à la recherche des nombres étranches terminaux dont le premier chiffre est non nul.

Un petit programme de recherche (JavaScript) donne 2492 nombres étranches terminaux :

267 à 10 chiffres
184 à 11 chiffres
466 à 12 chiffres
443 à 13 chiffres
362 à 14 chiffres
199 à 15 chiffres
236 à 16 chiffres
155 à 17 chiffres
90 à 18 chiffres
46 à 19 chiffres
26 à 20 chiffres
6 à 21 chiffres
6 à 22 chiffres
3 à 23 chiffres
2 à 24 chiffres 144408645048225636603816 et 402852168072900828009216
1 a 25 chiffres (le plus grand): 3608528850368400786036725

Quant aux nombres étranches commençant par 0 (qui conduisent aux nombres étranches k-augmentés), on en trouve 284, y compris le "nombre" 00000... avec un nombre infini de chiffres zéros.
Le nombre étranche "le plus k-augmenté" est ainsi 902468, qui est un nombre étranche 8-augmenté.
Le plus grand nombre étranche 1-augmenté : 24054885036000090006.

La liste complète (56K).

Annexe - calculs pratiques

Pour les calculs par exemple sur 3608528850368400786036725 avec une calculette c'est un peu dur !
Même un programme en JavaScript (ou même en Java ou en C) ne calcule normalement que sur des nombres (entiers) inférieurs à 232=4294967296 ou 264=18446744073709551616.
L'astuce consiste à dire que puisque la seule chose qui nous intéresse est le reste de la division par n<25, on peut ne pas tenir compte des multiples de n et remplacer un nombre par son reste dans la division par n. Ceci revient à effectuer des calculs modulo n.
Par exemple pour calculer le reste de la division par 23 de 36085288503684007860367, on peut couper le nombre en 36085288503 × 1000000000000 + 684007860367 et calculer séparément les restes des divisions par 23 :
36085288503 = 2 modulo 23
1000000000000 = 13 modulo 23
684007860367 = 20 modulo 23
et donc 36085288503684007860367 = 2×13 + 20 = 46 = 0 modulo 23
On peut découper en nombres encore plus petits : ((36085×1000000 + 288503)×1000000 + 684007)×1000000 + 860367 = ((21×6 + 14)×6 + 10)×6 + 6 = 0
en réduisant chaque calcul intermédiaire modulo 23, ceux-ci ne dépassent jamais 23² = 529

 

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