¿Cuál es el primer y último dígito en la expansión de [math] {2017 ^ {2016}} ^ {2015} [/ math]?

Los primeros veinte dígitos son 26200363445633352842 y los últimos veinte dígitos son 31817250669755105281 .

Los últimos dígitos son simples. Para el último dígito, todo lo que necesita es calcular [math] 2017 ^ {2016 ^ {2015}} \ bmod 10 = 7 ^ {2016 ^ {2015}} \ bmod 10 [/ math], que es realmente fácil de hacer A mano por cómo se comportan los poderes de 7 módulo 10.

Pero con una computadora podemos obtener más fácilmente. El número [math] 2016 ^ {2015} [/ math] es pequeño, por lo que podemos evaluarlo exactamente y luego calcular [math] 2017 [/ math] con ese poder, pero esta vez calculamos el módulo [math] 10 ^ { 20} [/ math] y usando un algoritmo más inteligente. De esta manera podemos descubrir que los últimos 20 dígitos de nuestro número son [math] 31817250669755105281 [/ math].

Los primeros dígitos también son simples. Bueno, algo así. La observación clave aquí es que [math] x [/ math] y [math] x / 10 [/ math] tienen los mismos dígitos (solo el punto decimal se desplaza), y sus logaritmos de base 10 (es decir, [math] \ log_ {10} (x) [/ math] y [math] \ log_ {10} (x / 10) [/ math]) difieren exactamente en 1. Deje que [math] f = \ {\ log_ {10} x \ } [/ math] sea la parte fraccionaria (es decir, no entera) de [math] \ log_ {10} x [/ math]. Claramente, el número [math] 10 ^ f [/ math] tiene los mismos dígitos que [math] x [/ math], la única diferencia es que el punto decimal ahora aparece justo después del primero de esos dígitos.

Por lo tanto, podemos calcular los primeros dígitos de [math] x [/ math] al calcular un valor aproximado de [math] f [/ math] y luego usarlo para obtener un valor aproximado de [math] 10 ^ f [/ mates].

En nuestro caso, el valor que necesitamos es la parte fraccionaria del número [math] \ log_ {10} \ left (2017 ^ {2016 ^ {2015}} \ right) = 2016 ^ {2015} \ log_ {10} 2017 [/mates].

Esto se vuelve un poco complicado debido al tamaño de los números involucrados. El número [math] 2016 ^ {2015} [/ math] tiene más de [math] 6600 [/ math] dígitos, por lo que necesitamos evaluar [math] \ log_ {10} 2017 [/ math] significativamente más que [ math] 6600 [/ math] lugares decimales para obtener algunos dígitos correctos después del punto decimal de [math] 2016 ^ {2015} \ log_ {10} 2017 [/ math].

Una vez que lo hagamos, obtendremos que la parte fraccionaria es [math] f \ approx 0.418307 [/ math]. Usando un valor más preciso de [math] f [/ math], podemos calcular que [math] 10 ^ f \ approx 2.6200363445633352842 [/ math].

① 2017 ^ 2016 →→ first last digt 7 # 9 # 3 # 1 || # 7 # 9 # 3 # 1 || …… power 2016 es un múltiplo exacto de 4

→ El último dígito de2017 ^ 2016 ^ 2015 es 1↙

②… el primer dígito está dado por la potencia de 2 ………. Porque el 2017 está bastante cerca del 2000.

2 ^ 10 = 1024 →→ 2 ^ 2016 = 2 ^ 2000 × 2 ^ 10 × 2 ^ 6 = (2 ^ 10 ^) 200 × 2 ^ 10 × 64 = un número que comienza con 6

Entonces N = 2017 ^ 2016 es un número que comienza con 6.

Entonces, N ^ 2015 también comienza con 6, ya que 6 ^ (cualquier entero positivo) termina con 6

∴2017 ^ 2016 ^ 2015 es un número que comienza con 6↙

Bueno, el dígito de orden bajo es fácil de encontrar.

Al multiplicar enteros, el dígito de orden inferior del resultado solo depende de los dígitos de orden inferior de los números originales, ya que todo “lleva hacia la izquierda”. Ya que

[math] mod (7 \ times 7,10) = 9 \\ mod (9 \ times 7,10) = 3 \\ mod (3 \ times 7,10) = 1 \\ mod (1 \ times 7,10 ) = 7 [/ math]

Vemos que la multiplicación continua por números que terminan en [math] 7 [/ math] pasa por solo cuatro dígitos de orden inferior. Como [math] 4 [/ math] divide [math] 2016 [/ math] esto nos dice que todo lo que necesitamos es determinar el dígito de orden inferior para [math] {7} ^ {4} [/ math], que es [math] 1 [/ math].

Entonces el “último” dígito es [math] 1 [/ math].

El último dígito es bastante fácil de obtener, simplemente multiplicas las potencias de siete, el último dígito, y obtienes la secuencia 931793179317…. y así. Entonces, el último dígito tiene que ser del conjunto 9317. Ahora, todo lo que necesitamos saber es cuál es el valor de módulo 4 de 2016 ^ 2015. Y estoy seguro de que también hay una fórmula simple para eso, oh, creo que lo veo … 16 mod 4 es cero, así que es 16 al cuadrado, y así sucesivamente. Entonces ese número enorme mod 4 es probablemente cero. Así que el último dígito es 9.

Ahora el primer dígito es aún más fácil, solo podemos usar los registros y, a menos que la respuesta sea muy cercana a un número entero, el dígito de la dirección será el correcto. Demasiado perezoso para hacer esto yo mismo. Se deja como ejercicio para el espectador.