将一个自然数的各位数字相加,如果结果是一位数,这个数就是“数根”;如果结果是多位数,就继续把各位数字相加,直到得到一位数为止。例如:64→6+4=10→1+0=164 \rightarrow 6+4 = 10 \rightarrow 1+0 = 1,所以 64 的数根是 1。

  1. (1)

    数根是 1 的三位数有 ___ 个;

  2. (2)

    S=2×2×2×⋯×2S = 2 \times 2 \times 2 \times \dots \times 2(2026 个 2 相乘),SS 的数根是 ___。

完整解法

(1)

1. 将数根为1转化为模9同余条件

因为一个自然数各位数字之和与原数关于模 9 同余,不断将各位数字相加所得的“数根”满足:
若自然数 nn 的数根为 1,则 n≡1(mod9)n \equiv 1 \pmod 9。

2. 求三位数中除以9余1的数的个数

三位数的取值范围为 100≤n≤999100 \le n \le 999。
最小的三位数满足除以 9 余 1 的是:
100=9×11+1100 = 9 \times 11 + 1
最大的三位数满足除以 9 余 1 的是:
991=9×110+1991 = 9 \times 110 + 1
因此,符合条件的三位数可表示为 n=9k+1n = 9k + 1,其中整数 kk 满足 11≤k≤11011 \le k \le 110。
个数为:
110−11+1=100110 - 11 + 1 = 100

答案

100

(2)

1. 将乘积的数根转化为模9余数并寻找周期

S=22026S = 2^{2026}。根据数根的性质,自然数 SS 的数根等于 S mod 9S \bmod 9(若余数为 0 则数根为 9)。
依次计算 2 的正整数次幂除以 9 的余数:

  • 21≡2(mod9)2^1 \equiv 2 \pmod 9
  • 22≡4(mod9)2^2 \equiv 4 \pmod 9
  • 23≡8(mod9)2^3 \equiv 8 \pmod 9
  • 24=16≡7(mod9)2^4 = 16 \equiv 7 \pmod 9
  • 25=32≡5(mod9)2^5 = 32 \equiv 5 \pmod 9
  • 26=64≡1(mod9)2^6 = 64 \equiv 1 \pmod 9
    余数呈现以 6 为周期的循环:2,4,8,7,5,12, 4, 8, 7, 5, 1。

2. 计算2026对应的周期位置得出数根

计算指数除以周期 6 的商和余数:
2026÷6=337 余 42026 \div 6 = 337 \text{ 余 } 4
因此:
22026≡24≡7(mod9)2^{2026} \equiv 2^4 \equiv 7 \pmod 9
所以 SS 的数根是 7。

答案

7

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