, czyli jeszcze raz o potęgach dwójki
O potęgach dwójki i własnościach ich rozwinięć dziesiętnych można było w Delcie poczytać wielokrotnie, m.in. w artykułach Zbigniewa Marciniaka i wyżej podpisanego. Istnieją zapewne osoby, które nie czytały tych artykułów, dlatego że kilkanaście lat temu nie umiały jeszcze czytać, choć dziś Deltę czytują. Być może jest to dostatecznym usprawiedliwieniem, żeby napisać o całej sprawie jeszcze raz.
Mam także drugie usprawiedliwienie.
ma w zapisie dziesiątkowym
blisko sześć i pół miliona cyfr; początkowe z nich to 7, 0, 3, 2, 0, 1 i 0.
Ponieważ zaś 7 marca 2010 roku Marek Kordos obchodzi siedemdziesiąte
urodziny, więc mogę mu tę potęgę dwójki ofiarować w prezencie, dorzucając
do pary
– ta z kolei zaczyna się od cyfr 7031940, czyli daty urodzin
Redaktora.
Czytelnik, jeśli zechce, potraktuje powyższe dwa zdania jako dowód ostatecznego zdziwaczenia matematyków. Jednak przy okazji przyjdą mu może do głowy pytania: co to za zbieg okoliczności? Dlaczego na początku rozwinięć dziesiętnych potęg dwójki pojawia się data okrągłych urodzin Redaktora? Czy podobny prezent można byłoby zrobić komukolwiek innemu? A może to objaw paranoi? Może autor tekstu, z braku lepszych rozrywek i pomysłów, postanowił zająć się numerologią?
Paranoję i numerologię chętnie zostawiam innym. To, że wśród początkowych
fragmentów zapisu dziesiętnego liczb
można znaleźć np. 7031940,
nie jest wcale szczęśliwym trafem; data urodzin każdego z nas (z numerami
PESEL i NIP dorzuconymi na dodatek) znajduje się na początku zapisu
dziesiętnego nieskończenie wielu potęg dwójki. To samo można powiedzieć
nie tylko o datach. Istnieją np. wykładniki
, dla których zapis
dziesiętny
zaczyna się od ciągu utworzonego z wypisanych po kolei
wszystkich numerów z książki adresowej mojego telefonu komórkowego.
Pisząc te słowa, nie potrafię wprawdzie podać żadnej takiej liczby
, ale
mimo to mam uczucie niezachwianej pewności, które nie zawsze towarzyszy
mi w życiu. Takie uczucie pewności daje matematykowi dowód – w tym
przypadku dowód twierdzenia, które orzeka, że każdy skończony ciąg cyfr
pojawia się na początku rozwinięcia dziesiętnego nieskończenie wielu potęg
dwójki. (Jedną z pociech, których dostarcza obcowanie z matematyką,
jest to, że dzięki dowodom można być pewnym różnych rzeczy
nieoczywistych.)
Nawet dla ciągów jednocyfrowych teza owego twierdzenia nie jest
oczywista. Gdy zaczniemy wypisywać początkowe cyfry liczb
dla
to ujrzymy następujący wzór:

Siódemek i dziewiątek jakoś ani śladu, prawda? Co więcej, komuś niecierpliwemu i nieuważnemu może przyjść do głowy myśl, że ciąg początkowych cyfr potęg dwójki jest okresowy i wszystko w nim powtarza się regularnie, co 10 miejsc.
To jednak tylko złudzenie, którego przyczyną jest to, że
jest
niezłym przybliżeniem liczby 1000. Mnożenie liczby przez 1000 polega
przecież na dopisywaniu trzech zer na końcu jej zapisu dziesiętnego i nie ma
najmniejszego wpływu na początkowy fragment tego zapisu. Gdy wielokrotnie
mnożymy przez 1024, drobne i początkowo niezbyt istotne dodatki
z końcowych fragmentów zapisu dziesiętnego zaczynają kumulować się
i wzbierać, rozlewając się stopniowo coraz dalej w lewo. Gdybym wypisał
wyżej piąty wiersz początkowych cyfr potęg dwójki, to zamiast szóstki byłaby
w nim siódemka.