累乗のおもしろい数字一覧|プラトン数60⁴・2025=45²・666など2乗・3乗の不思議な数421選

累乗のおもしろい数字一覧|プラトン数60⁴・2025=45²・666など2乗・3乗の不思議な数421選

累乗のおもしろい数字とは

  • 累乗のおもしろい数字とは、ある数を2乗・3乗(累乗=べき乗)したときに、答えの数字が回文になったり、同じ数字だけで並んだり、ほかの累乗の和とぴったり等しくなったりする「偶然とは思えない形」になる数のことです。
  • 代表は、プラトン数として知られる 12960000=60⁴、6³=3³+4³+5³=216、2025=45²=1³+2³+…+9³、111111111²=12345678987654321 など。このページでは、こうした数を分野ごとに表と図でまとめ、なぜそうなるかも説明します。

累乗のおもしろい数字 代表10選|プラトン数12960000・216・2025・153・1729

まずはこのページが選んだ代表10選です。どれも累乗(2乗・3乗…)で書ける数で、プログラムで計算し直して確かめています。右の列から、合格大作戦の関連する記事やこのページの節へ進めます。

数累乗での書き方どこがおもしろいかつながる記事
1296000012960000=60⁴=3600²プラトン数として知られる数。古代ギリシャの哲学者プラトンの『国家』に出てくる謎の数の答えの候補とされるプラトン数と216の記事
216216=6³=3³+4³+5³3・4・5 の3乗の和が 6 の3乗になる。3・4・5 は直角三角形の辺の比でもあるプラトン数と216・三平方の定理
20252025=45²=1³+2³+…+9³平方数で、1〜9の3乗の和でもある。45 は1〜9の和(三角数)三角数・四角数
108108=1¹×2²×3³1・2・3 をそれぞれ1乗・2乗・3乗してかける。除夜の鐘の数として知られるくわしくは下の節へ
153153=1³+5³+3³各けたの3乗の和が自分自身(ナルシシスト数)。1〜17の和でもある三角数くわしくは下の節へ
666666=2²+3²+5²+7²+11²+13²+17²最初の7つの素数の2乗の和素数
496496=2⁴×(2⁵−1)完全数(自分以外の約数の和が自分自身になる数)。6・28 の次約数の和
17291729=1³+12³=9³+10³2通りの3乗の和で表せる最小の数として知られるタクシー数の節
34353435=3³+4⁴+3³+5⁵各けたを、その数字自身の回数だけ累乗して足すと元の数(ミュンヒハウゼン数)「ナルシシスト数」の節へ
1234567898765432112345678987654321=111111111²1を9個並べた数の2乗。1から9まで数えて戻る山の形1を並べた数のピラミッド

12960000・216・108・666 のように、昔から特別な意味をもつとされてきた数(聖数)にも、累乗のきれいな形がかくれています。どんな言い伝えがあるかは、ページ後半の「プラトン数と聖数」の節でくわしく紹介します。2025=45² は西暦の節、153 と 3435 はナルシシスト数の節、1729 はタクシー数の節で、仲間の数といっしょに改めて取り上げます。

累乗のおもしろい数字 16の分野 青=数字の形 緑=数の性質 オレンジ=身近な数と等式 赤=言い伝え 1 回文になる2乗 26²=676・836²=698896 2 回文になる3乗 2201³=10662526601 3 2種類の数字だけの2乗 3114²=9696996 4 1を並べた数のピラミッド 111²=12321 5 数が順に並ぶ累乗 11142²=124144164 6 自己同形数 76²=5776 7 ナルシシスト数など 153=1³+5³+3³ 8 0〜9を1回ずつ使う2乗 32043²=1026753849 9 カプレカ数 45²=2025 → 20+25 10 西暦と平方数 2025=45² 11 末尾に444が並ぶ2乗 38²=1444 12 2の累乗 2¹⁰=1024 13 一の位と11の累乗 2→4→8→6/11²=121 14 美しい等式 3²+4²=5² 15 プラトン数と聖数 60⁴=12960000 16 タクシー数 1729=1³+12³=9³+10³ 気になる分野から読んでも大丈夫です
このページで扱う16の分野。1〜4は回文や同じ数字の並び、5〜9は数の性質、10〜14は西暦・2の累乗・等式など身近な数、15はプラトン数と聖数、16はタクシー数(1729)です

上の地図の1〜4(回文・2種類の数字・1の並び)をこの先で、5〜9(数が順に並ぶ累乗・自己同形数・ナルシシスト数・0〜9を1回ずつ・カプレカ数)をその次で、10〜14(西暦・末尾の444・2の累乗・一の位と11の累乗・美しい等式)、15(プラトン数と聖数)・16(タクシー数 1729)を後半でまとめています。²や³の記号をスマホやパソコンで打ちたいときは数学記号・特殊文字のコピペ一覧が便利です。

回文数 2乗|2乗すると回文になる数(26²=676・264²=69696)

回文数(パリンドローム数)とは、121 や 69696 のように、左から読んでも右から読んでも同じになる数です。「たけやぶやけた」の数字版だと思ってください。

11²=121 のように、回文の数を2乗して回文になる例はたくさんあります。ところが 264 のように、数そのものは回文ではないのに、2乗すると回文になる数はとても少ないのです。1000万未満の数を全部調べると、そのような数は次の16個だけでした。

数2乗答えのけた数メモ
2626²=6763けた2けたで唯一
264264²=696965けた6と9が交互
307307²=942495けたもとの数に0があるのに回文
836836²=6988966けた6・9・8が鏡写し
22852285²=52212257けた7けたの回文
26362636²=69484967けた
2286522865²=5228082259けた
2484624846²=6173237169けた
3069330693²=9420602499けた
798644798644²=63783223873612けた
10421511042151²=108607870680113けた
11091111109111²=123012721032113けた
12708691270869²=161510801516113けた
20127482012748²=405115451150413けた
22946752294675²=526553335562513けた
30693073069307²=942064546024913けた

(調べた範囲:n < 10,000,000、つまり1000万未満のすべての数。その外にもあるかどうかは、このページでは調べていません。)

表を見ると、26²=676 と 264²=69696 は「26」と「264」で始まる数どうしです。また 307²=94249 と 30693²=942060249、3069307²=9420645460249 は答えが「942…249」で始まり終わる仲間です。偶然のようでいて、似た形がくり返し出てくるのが不思議なところです。

264² = 69696 は鏡に映しても同じ69696 ここが鏡(真ん中) 1番目と5番目(6と6)、2番目と4番目(9と9)が同じ でも 264 を逆から読むと 462。462²=213444 は回文ではない
回文数は真ん中に鏡を置くと左右が同じ。264²=69696 は1番目と5番目、2番目と4番目が対応しています
うかるくん

うかるくん

264 を逆にした 462 を2乗しても、やっぱり回文になるんですか?

合格先生

合格先生

いい疑問だね。計算すると 462²=213444 で、回文にはならないんだ。つまり「2乗が回文」は数の並びをそのまま裏返しても保たれない、かなり珍しい性質なんだよ。

サクラちゃん

サクラちゃん

だから 1000万までで16個しかないんですね!

回文の数を2乗・3乗しても回文になる例

こちらは数そのものも回文で、2乗・3乗しても回文のままの例です。0・1・2 のような小さな数字だけでできた回文が多いのがポイントです。

数何乗答え理由のヒント
112乗11²=1211の並び(下のピラミッド)
222乗22²=484各けたのかけ算でくり上がりなし
1012乗101²=10201各けたのかけ算でくり上がりなし
1112乗111²=123211の並び(下のピラミッド)
1212乗121²=14641各けたのかけ算でくり上がりなし
2022乗202²=40804各けたのかけ算でくり上がりなし
2122乗212²=44944各けたのかけ算でくり上がりなし
11112乗1111²=12343211の並び(下のピラミッド)
111112乗11111²=1234543211の並び(下のピラミッド)
1111111112乗111111111²=123456789876543211の並び(下のピラミッド)
113乗11³=1331二項定理の係数 1・3・3・1 が並ぶ
1013乗101³=1030301二項定理の係数 1・3・3・1 が並ぶ
1113乗111³=1367631各けたのかけ算でくり上がりなし
10013乗1001³=1003003001二項定理の係数 1・3・3・1 が並ぶ
101013乗10101³=1030607060301各けたのかけ算でくり上がりなし

なぜ回文のままなのでしょう。たとえば 212² は、筆算で書くと各けたのかけ算の答えがどれも9以下で、くり上がりが一度も起きません。くり上がりが無いと、筆算の形そのものが左右対称になるので、答えも左右対称(回文)になります。逆に 26² のように回文でない数が回文になるのは、くり上がりがうまく打ち消し合う「偶然」で、だから珍しいのです。

11³=1331、101³=1030301、1001³=1003003001 には、二項定理で出てくる係数「1・3・3・1」がそのまま並んでいます。たとえば 11=10+1 なので (10+1)³ を展開すると 1000+300+30+1=1331 になります。101=100+1、1001=1000+1 でも同じ形で、係数のあいだに0が入ります。2乗の展開は乗法公式の (a+b)²=a²+2ab+b² で確かめられます。

クイズ1:□²=69696 の□に入る数は? また、□³=1331 の□は?

答えを見る

□²=69696 の□は 264、□³=1331 の□は 11 です。69696 は 260²=67600 と 270²=72900 のあいだなので、□は260台。一の位が6になる2乗は一の位が4か6の数なので、264 か 266 を試せば見つかります。

回文 3乗 2201|3乗すると回文になる数は2201だけ?

2乗で回文になる数は16個見つかりましたが、3乗になると一気に少なくなります。数そのものが回文ではないのに3乗が回文になる数を、1000万未満(n < 10,000,000)で全部探すと、見つかったのは 2201 のただ1つでした。

数3乗答えのけた数調べた範囲
22012201³=1066252660111けた1000万未満で唯一

注意したいのは「1000万未満では2201だけ」という言い方です。もっと大きな数まで調べれば別の例があるかもしれず、「ほかに絶対ない」とはこのページでは言えません。数学では、調べた範囲と証明されたことを分けて考えるのが大切です。

ちなみに 2201 を素因数分解すると 2201=31×71 です。31 も 71 も素数で、特別な形には見えません。それでも3乗すると 10662526601 という11けたの回文になる。理由がはっきりしない「偶然のきれいさ」だからこそ、数のファンに人気がある例です。

2201³ = 10662526601(11けたの回文)10662526601 真ん中の 5 をはさんで、左右の数字が鏡写し 2201 自身は回文ではない(逆から読むと 1022) 1000万未満で、こうなる数は 2201 だけ
2201³=10662526601。オレンジの線で結んだ数字どうしが同じで、真ん中の5を軸に左右対称です

81619の2乗 6661661161|2種類の数字だけでできる2乗

次は、2乗の答えがたった2種類の数字だけでできている数です。答えが短いと(例:12²=144 の1と4)たくさん見つかってしまうので、答えが7けた以上の場合にしぼって、100万未満の数を全部調べました(1000²=1000000 のような10の倍数は、0がつくだけなので除きます)(範囲:n < 1,000,000、2乗が7けた以上)。見つかったのは次の2つです。

数2乗使っている数字メモ
31143114²=96969966 と 97けた
8161981619²=66616611611 と 610けた
81619² = 6661661161(6 と 1 だけ) 青=6 赤=16661661161 3114² = 9696996(9 と 6 だけ)9696996 10の倍数を除くと、答えが7けた以上で2種類の数字だけになるのは100万未満でこの2つ
81619²=6661661161 と 3114²=9696996。色で分けると、使っている数字が2種類だけなのがひと目でわかります

81619² は 10けたもあるのに、6と1しか出てきません。しかも「666 166 1161」と、6と1が交互にかたまって並んでいます。3114² の 9696996 も、9と6が入れかわりながら並ぶ形です。回文の節で見た 264²=69696 も 6と9の2種類だけでできているので、2種類の数字の2乗の仲間でもあります(答えが5けたなので、上の表の「7けた以上」の条件からは外れます)。

大きな数の2乗を手で計算するのは大変ですが、2けたならくれない算やインド式かけ算のような暗算の工夫で速く計算できます。答えの見当をつけるには、平方根の考え方(81619 はおよそ 8万、2乗は 64億くらい)も役立ちます。

111111111の2乗 12345678987654321|1を並べた数の2乗のピラミッド

1だけを並べた数(11、111、1111…。英語ではレピュニットと呼ばれます)を2乗すると、答えが 1・2・3…と数え上げてから、また…3・2・1と数え下がる「山の形」になります。1を9個並べた 111111111 まで、きれいにこの形が続きます。

数(1の個数)2乗答えの形
1(1個)1²=11だけ
11(2個)11²=1211→2→1 の山
111(3個)111²=123211→3→1 の山
1111(4個)1111²=12343211→4→1 の山
11111(5個)11111²=1234543211→5→1 の山
111111(6個)111111²=123456543211→6→1 の山
1111111(7個)1111111²=12345676543211→7→1 の山
11111111(8個)11111111²=1234567876543211→8→1 の山
111111111(9個)111111111²=123456789876543211→9→1 の山
1を並べた数の2乗ピラミッド 1² = 111² = 121111² = 123211111² = 123432111111² = 123454321111111² = 123456543211111111² = 123456765432111111111² = 123456787654321111111111² = 12345678987654321 真ん中の数字=1の個数(1〜9)
11²=121 から 111111111²=12345678987654321 まで。答えは真ん中の数字(=1の個数)を頂上にした山の形です

なぜ山の形になるのでしょう。1111² を筆算で書くと、1111 を1けたずつずらして4段重ね、たてに足すことになります。重なる1の数は、右はしから 1個、2個、3個、4個、3個、2個、1個。だから答えは 1234321 です。足し算の答えがどのけたも9以下なのでくり上がりが起きず、重なりの数がそのまま答えの数字になります。

1111² の筆算:たてに並ぶ1の個数が答え11111111111111111234321 1段目 4段目 どのけたも9以下 → くり上がりなし → 1234321 1を10個並べると、真ん中のけたが10になり、くり上がりで形が崩れる
1111²の筆算。1111を1けたずつずらして重ね、たてに足すと 1・2・3・4・3・2・1。くり上がりが無いので山の形がそのまま残ります

では、1を10個並べるとどうなるでしょう。真ん中のけたで重なる1が10個になり、ついに「10」になってくり上がりが起きます。実際に計算すると次のようになります。

数(1の個数)2乗答えの形
1111111111(10個)1111111111²=1234567900987654321山が崩れる(0が入る)

答えは「1234567900987654321」で、真ん中に来るはずの「10」が0になってとなりへくり上がり、その左右が 8→9、10→0 と書きかわって、山の形が崩れます。きれいな形は9個までなのです。これは10進法(10でくり上がる数え方)だからこそ起きることです。11の2乗・3乗・4乗の形(121、1331、14641)も同じしくみで、くわしくはページ後半の「11の累乗」で扱います。2けた×11の暗算のコツは2桁×11のかけ算にあります。

「ここが大事!」と説明する合格先生

合格先生

1並びの2乗のポイントは「くり上がりがない間は、重なりの数がそのまま答えになる」こと。1を10個並べた瞬間に崩れる理由も、これで説明できるよ。

3を並べた数・6を並べた数の2乗(333²=110889・666²=443556)

3や6を並べた数の2乗にも、決まったリズムがあります。3が増えるたびに「1」と「8」が1つずつ増え、6が増えるたびに「4」と「5」が1つずつ増えていきます。

数2乗並び方
3333²=10891が1個・0・8が1個・9
333333²=1108891が2個・0・8が2個・9
33333333²=111088891が3個・0・8が3個・9
3333333333²=11110888891が4個・0・8が4個・9
333333333333²=1111108888891が5個・0・8が5個・9
6666²=43564が1個・3・5が1個・6
666666²=4435564が2個・3・5が2個・6
66666666²=444355564が3個・3・5が3個・6
6666666666²=44443555564が4個・3・5が4個・6
666666666666²=4444435555564が5個・3・5が5個・6

理由は、333…3 が 999…9 の3分の1だからです。999…9 は「10のn乗−1」なので、(10ⁿ−1)²÷9 を計算すると、この規則正しい並びが出てきます。666…6 は 333…3 の2倍なので、2乗はその4倍になります(333²×4=110889×4=443556)。指数の書き方(10ⁿ など)は指数、計算のきまりは指数法則で確かめられます。

9を並べた数の2乗(99²=9801・999²=998001)

9を並べた数の2乗は、「9がいくつか・8・0がいくつか・1」というとてもわかりやすい形になります。

数2乗並び方
99²=818と1
9999²=98019が1個・8・0が1個・1
999999²=9980019が2個・8・0が2個・1
99999999²=999800019が3個・8・0が3個・1
9999999999²=99998000019が4個・8・0が4個・1
999999999999²=9999980000019が5個・8・0が5個・1
99999999999999²=999999800000019が6個・8・0が6個・1
9999999999999999²=99999998000000019が7個・8・0が7個・1

99…9 は「10ⁿ−1」なので、乗法公式 (a−b)²=a²−2ab+b² を使うと (10ⁿ−1)²=10²ⁿ−2×10ⁿ+1。たとえば 999²=1000000−2000+1=998001 です。100に近い数の2乗をすばやく出すコツは100に近い数のかけ算、2乗どうしの引き算は和と差の積の暗算でも紹介しています。

9801 は 98+01=99 となる「カプレカ数」の性質ももっています。カプレカ数はページ後半で、45²=2025 などといっしょに紹介します。

クイズ2:(1) 11111²=? (2) 9999²=? (3) 3333²=? (表を見ずに、規則から考えてみましょう)

答えを見る

(1) 123454321(1が5個なので5を頂上にした山) (2) 99980001(9が3個・8・0が3個・1) (3) 11108889(1が3個・0・8が3個・9)

サクラちゃん

サクラちゃん

1並び、3並び、9並び…どれも規則があるのに、なんで 264 や 2201 みたいな数には規則がないんですか?

合格先生

合格先生

1並びや9並びは「10ⁿ−1」という式で書けるから、式の計算で答えの形が決まるんだ。264 や 2201 はそういう式で書けないから、形がきれいになるのは計算してみて初めてわかる。だから見つけるにはプログラムで全部調べるしかないんだよ。

ここまでが「答えの数字の形」の分野です。素因数分解や平方数の見分け方をもっと知りたい人は素因数分解と平方数の公式、あまりの規則(mod)を使った考え方は合同式、ほかの公式は算数・数学公式辞典と数学まとめから探せます。

数が順に並ぶ累乗|11142²=124144164 のように等間隔に区切れる数

冒頭の 71³=357911 は、3・5・7・9・11 と奇数が順に並ぶ数でした。じつは2乗の答えをいくつかに区切ると、同じ差で増える(または減る)数の列になる例は、ほかにもたくさんあります。同じ差で並ぶ数の列を「等差数列」と呼びます。

中でもきれいなのが 11142²=124144164 です。3けたずつ区切ると 124・144・164 となり、20ずつ増えています。さらに、その2倍の 22284 を2乗すると 496576656。こちらも 496・576・656 と、80ずつ増えます。

なぜ差が4倍になるのでしょう。22284 は 11142 の2倍なので、2乗すると (2×11142)²=4×11142² で、答えはちょうど4倍になります。124・144・164 をそれぞれ4倍すると 496・576・656。くり上がりがどこにも起きないので、区切りの形がそのまま残るのです。かけ算をまとめて考える指数法則を使うと、こうした「倍にしたら何倍か」がすぐわかります。

11142²124144164+20+20 2倍の数を2乗 → 答えは4倍 22284²496576656+80+80
11142²=124144164 と、その2倍 22284²=496576656。区切った3つの数がどちらも等差数列になる

下の表は、10万未満の数の2〜5乗を調べて見つけた「区切ると等差数列になる」例のうち、区切り方が自然なものを選んだ一覧です(n < 100,000、k=2〜5で調べた中から選択)。36²=1296 と 6⁴=1296 は同じ数で、12・9・6 と3ずつ減ります。123²=15129 は、もとの 123 も 1・2・3 と並び、答えも 15・12・9 と並ぶ二重の順番です。

累乗答え区切ると差
36²129612|9|6−3ずつ
54²29162|9|16+7ずつ
123²1512915|12|9−3ずつ
396²156816156|81|6−75ずつ
1062²1127844112|78|44−34ずつ
4932²2432462424|324|624+300ずつ
11142²124144164124|144|164+20ずつ
11553²133471809133|471|809+338ずつ
14088²198471744198|471|744+273ずつ
16713²279324369279|324|369+45ずつ
18801²353477601353|477|601+124ずつ
22284²496576656496|576|656+80ずつ
23097²533471409533|471|409−62ずつ
23718²562543524562|543|524−19ずつ
26787²717543369717|543|369−174ずつ
28818²830477124830|477|124−353ずつ
6⁴129612|9|6−3ずつ

9けたの答えを3けたずつに区切る例が多いのは、区切りの長さがそろっていて「こじつけ」に見えにくいからです。たとえば 16713²=279324369 は 279・324・369 と45ずつ、23718²=562543524 は 562・543・524 と19ずつ減ります。どれも乗法公式で手計算しても確かめられます。

自己同形数 一覧|25²=625・76²=5776 のように2乗しても末尾が変わらない数

自己同形数(オートモルフィック数)とは、2乗しても答えの末尾に元の数がそのまま残る数のことです。5²=25、6²=36、25²=625、76²=5776、376²=141376、9376²=87909376。どれも答えのおしりに、もとの数がくっついています。

自己同形数は、末尾が5の系列と6の系列の2本だけが、けたを1つずつ増やしながらどこまでも続きます。5 → 25 → 625 → 90625 → 890625 …… と、6 → 76 → 376 → 9376 → 109376 …… です。前の数の左に1けた足すと次の数になる、という育ち方をします(4けたの 0625 や5けたの 09376 のように頭が0になる回は、表には出てきません)。

2乗しても、おしりに自分が残る 76²=5776376²=1413769376²=87909376
自己同形数:76²=5776、376²=141376、9376²=87909376。赤い枠の部分がもとの数

なぜ末尾が残るのか|x²≡x(mod 10ⁿ)

「x² の末尾 n けたが x と同じ」は、「x² − x が 10ⁿ で割り切れる」と同じ意味です。これを合同式で書くと x²≡x(mod 10ⁿ)。左辺を変形すると x(x−1)≡0 となり、x と x−1 のかけ算が 10ⁿ=2ⁿ×5ⁿ で割り切れることが条件になります。

ここで、x と x−1 はとなり合う整数なので、共通の約数は1しかありません。すると 2ⁿ と 5ⁿ は、どちらか一方にまとめて入るしかありません。「x が 5ⁿ の倍数で x−1 が 2ⁿ の倍数」か、その逆か。この2通りが、5の系列と6の系列にあたります(x=0、1 は当たり前なので除きます)。素因数分解で 10ⁿ を2と5に分けて考えるのがコツです。

たとえば 3けたなら、x が 125 の倍数で x−1 が 8 の倍数になるのは 625(624=8×78)。x が 8 の倍数で x−1 が 125 の倍数になるのは 376(375=125×3)。こうして各けた数で相手がひとつずつ決まります。おもしろいことに、同じけた数の2つを足すと 625+376=1001、9376+0625=10001 と、いつも「10ⁿ+1」になります(12けたまで確かめました)。

下の表は、n < 10^12(5と6で終わる系列を作って確認)の自己同形数です。赤い字が、2乗しても残る末尾の部分です。けたが増えるほど答えは長くなりますが、おしりはずっと元の数のままです。

数2乗(赤が元の数)けた数系列
5²251けた5の系列
6²361けた6の系列
25²6252けた5の系列
76²57762けた6の系列
376²1413763けた6の系列
625²3906253けた5の系列
9376²879093764けた6の系列
90625²82128906255けた5の系列
109376²119631093766けた6の系列
890625²7932128906256けた5の系列
2890625²83557128906257けた5の系列
7109376²505432271093767けた6の系列
12890625²1661682128906258けた5の系列
87109376²75880433871093768けた6の系列
212890625²453224182128906259けた5の系列
787109376²6195411697871093769けた6の系列
1787109376²319375992178710937610けた6の系列
8212890625²6745157241821289062510けた5の系列
18212890625²33170938491821289062511けた5の系列
81787109376²668913126008178710937611けた6の系列
918212890625²84311491250991821289062512けた5の系列

ナルシシスト数 153|各けたの累乗の和が元の数になる数

153 の各けたを3乗して足すと、1³+5³+3³=1+125+27=153。元の数にもどります。このように各けたの数字を「けた数」乗して足すと元の数になる数を、ナルシシスト数(アームストロング数)と呼びます。水面にうつった自分に見とれたギリシャ神話のナルキッソスのように、「自分自身にもどってくる」ところから名づけられた、といわれます。

3けたのナルシシスト数は 153・370・371・407 の4つだけで、4けたは 1634・8208・9474 の3つです。2けたのものは1つもありません。

153=1³+5³+3³(積み木の数を数えると…) 1³=1 + 5³=125 + 3³=27 =153
153 は、1個・125個・27個の積み木を合わせた数。各けたの数字がそのまま立方体の一辺になっている

ナルシシスト数がかぎりなく大きくはならない理由

けた数を k とすると、各けたの k 乗の和は、いちばん大きくても 9ᵏ×k(全部9のとき)です。ところが k けたの数は 10ᵏ⁻¹ 以上あります。9 より 10 の方が速く大きくなるので、k が増えるとやがて「和の最大」が「その数の最小」に追いつけなくなります。計算すると、k=61 で 61×9⁶¹ が 10⁶⁰ より小さくなり、ここから先はナルシシスト数がありえません。だからナルシシスト数は有限個で、全部で88個、いちばん大きいものは39けたであることが知られています。指数の増え方のちがいがわかる良い例です。

下の表は、10〜9,999,999を全部調べて見つかったナルシシスト数です。

ナルシシスト数けた数各けたの累乗計算
1533けた1³+5³+3³1+125+27
3703けた3³+7³+0³27+343+0
3713けた3³+7³+1³27+343+1
4073けた4³+0³+7³64+0+343
16344けた1⁴+6⁴+3⁴+4⁴1+1296+81+256
82084けた8⁴+2⁴+0⁴+8⁴4096+16+0+4096
94744けた9⁴+4⁴+7⁴+4⁴6561+256+2401+256
547485けた5⁵+4⁵+7⁵+4⁵+8⁵3125+1024+16807+1024+32768
927275けた9⁵+2⁵+7⁵+2⁵+7⁵59049+32+16807+32+16807
930845けた9⁵+3⁵+0⁵+8⁵+4⁵59049+243+0+32768+1024
5488346けた5⁶+4⁶+8⁶+8⁶+3⁶+4⁶15625+4096+262144+262144+729+4096
17417257けた1⁷+7⁷+4⁷+1⁷+7⁷+2⁷+5⁷1+823543+16384+1+823543+128+78125
42108187けた4⁷+2⁷+1⁷+0⁷+8⁷+1⁷+8⁷16384+128+1+0+2097152+1+2097152
98008177けた9⁷+8⁷+0⁷+0⁷+8⁷+1⁷+7⁷4782969+2097152+0+0+2097152+1+823543
99263157けた9⁷+9⁷+2⁷+6⁷+3⁷+1⁷+5⁷4782969+4782969+128+279936+2187+1+78125

クイズ 370 と 371 はどちらもナルシシスト数です。3³+7³=27+343=370 なので、370 は最後の 0³=0 を足して 370、371 は 1³=1 を足して 371。では、3けたのナルシシスト数のうち、まだ出ていない「4で始まる数」は何でしょう?

答えを見る

407 です。4³+0³+7³=64+0+343=407。3けたのナルシシスト数は 153・370・371・407 の4つです。

ミュンヒハウゼン数 3435|各けたを「その数字」乗する

けた数乗ではなく、各けたの数字をその数字自身で累乗して足すと元にもどる数もあります。3435 は 3³+4⁴+3³+5⁵=27+256+27+3125=3435 です。こうした数は、ほら話で有名なミュンヒハウゼン男爵(自分の髪を引っぱって沼からぬけ出したという話)にちなんで、ミュンヒハウゼン数と呼ばれます。自分で自分を持ち上げる、というイメージです。

1〜9,999,999を調べると、見つかったのは 1(1¹=1)と 3435 の2つだけでした。

数各けたの自分乗計算メモ
34353³+4⁴+3³+5⁵27+256+27+31251を除くと調べた範囲で唯一
3435=3³+4⁴+3³+5⁵ 3³=274⁴=2563³=275⁵=312527+256+27=3105⁵=3125 合計 3435
ミュンヒハウゼン数 3435 の内訳。5⁵=3125 が大部分で、残りの 310 を 27+256+27 がちょうどうめる

ダドニー数 512|3乗の各けたを足すと元の数

8³=512 の各けたを足すと 5+1+2=8。もとの 8 にもどります。このように3乗した答えの各けたの和が元の数になる数をダドニー数と呼びます。英国のパズル作家ヘンリー・E・デュードニー(ダドニー)にちなむ名前です。

3乗のダドニー数は 1・8・17・18・26・27 の6つしかありません。これは調べた範囲の話ではなく、次のように理由まで言えます。n が2けたなら n³ は6けた以下なので、各けたの和は最大でも 9×6=54。だから n は 54 以下でなければなりません。n が3けた以上(100以上)なら、n³ のけた数は n のけた数の3倍以下です。3けたなら n³ は9けた以下で、各けたの和は最大 9×9=81。100 に届きません(けたが増えても同じです)。つまり 54 以下を全部調べれば十分で、実際に調べると上の6つだけでした。

3乗答え各けたの和結果
1³11=1元にもどる
8³5125+1+2=8元にもどる
17³49134+9+1+3=17元にもどる
18³58325+8+3+2=18元にもどる
26³175761+7+5+7+6=26元にもどる
27³196831+9+6+8+3=27元にもどる

ちなみに、各けたの和は「9で割った余り」と同じ性質を持ちます。n³ と n を9で割った余りが等しくなければダドニー数になれないので、9で割った余りが 0・1・8 の数しか候補に残りません(1・8・17・18・26・27 も全部そうです)。余りの問題の考え方で候補をしぼれる例です。

うかるくん

うかるくん

ナルシシスト数もミュンヒハウゼン数もダドニー数も、「各けたをどうにかして足すと元にもどる」仲間ですよね。何がちがうんですか?

合格先生

合格先生

累乗の「何乗か」の決め方がちがうんだ。ナルシシスト数はけた数乗、ミュンヒハウゼン数は数字そのもの乗、ダドニー数は先に数全体を3乗してから各けたを足す。ルールを1つ変えるだけで、まったく別の数が見つかるのがおもしろいところだね。

うかるくん

うかるくん

しかも、どれも「数がかぎりなく大きくなると成り立たない」から、数が少ないんですね!

0〜9を1回ずつ使う2乗|32043²=1026753849 など全87個

32043²=1026753849。答えの10けたを見ると、0・1・2・3・4・5・6・7・8・9 がちょうど1回ずつ使われています。このように全部の数字を1回ずつ使う数を「パンデジタル数」と呼ぶことがあります。10けたの平方数(31623²〜99999²)を全部調べると、0〜9を1回ずつ使うものは87個ありました。0を使わず1〜9を1回ずつ使う9けたの平方数(10000²〜31622²)は30個です。

32043² = 1026753849 10267538490123456789 0〜9 のどの箱にも、線がちょうど1本ずつ届く
0〜9を1回ずつ使う最小の平方数 32043²=1026753849。答えの数字(上)と0〜9(下)が1対1に結ばれる

表には、いちばん小さいもの・いちばん大きいもの・形がおもしろいものを選びました。全部の一覧は表の下の「全部を見る」を押すと開きます。

2乗答え使う数字メモ
32043²10267538490〜9いちばん小さい
35172²12370695840〜9もとの数も数字がすべてちがう
80361²64578903210〜9途中に 789、末尾に 321
87639²76805943210〜9末尾が 94321 と下る
99066²98140723560〜9いちばん大きい
11826²1398542761〜9いちばん小さい
12543²1573268491〜9もとの数も数字がすべてちがう
25941²6729354811〜9もとの数も数字がすべてちがう
30384²9231874561〜9いちばん大きい
0〜9を1回ずつ使う2乗 全87個を見る

32043²=1026753849、32286²=1042385796、33144²=1098524736、35172²=1237069584、35337²=1248703569、35757²=1278563049、35853²=1285437609、37176²=1382054976、37905²=1436789025、38772²=1503267984、39147²=1532487609、39336²=1547320896、40545²=1643897025、42744²=1827049536、43902²=1927385604、44016²=1937408256、45567²=2076351489、45624²=2081549376、46587²=2170348569、48852²=2386517904、49314²=2431870596、49353²=2435718609、50706²=2571098436、53976²=2913408576、54918²=3015986724、55446²=3074258916、55524²=3082914576、55581²=3089247561、55626²=3094251876、56532²=3195867024、57321²=3285697041、58413²=3412078569、58455²=3416987025、58554²=3428570916、59403²=3528716409、60984²=3719048256、61575²=3791480625、61866²=3827401956、62679²=3928657041、62961²=3964087521、63051²=3975428601、63129²=3985270641、65634²=4307821956、65637²=4308215769、66105²=4369871025、66276²=4392508176、67677²=4580176329、68763²=4728350169、68781²=4730825961、69513²=4832057169、71433²=5102673489、72621²=5273809641、75759²=5739426081、76047²=5783146209、76182²=5803697124、77346²=5982403716、78072²=6095237184、78453²=6154873209、80361²=6457890321、80445²=6471398025、81222²=6597013284、81945²=6714983025、83919²=7042398561、84648²=7165283904、85353²=7285134609、85743²=7351862049、85803²=7362154809、86073²=7408561329、87639²=7680594321、88623²=7854036129、89079²=7935068241、89145²=7946831025、89355²=7984316025、89523²=8014367529、90144²=8125940736、90153²=8127563409、90198²=8135679204、91248²=8326197504、91605²=8391476025、92214²=8503421796、94695²=8967143025、95154²=9054283716、96702²=9351276804、97779²=9560732841、98055²=9614783025、98802²=9761835204、99066²=9814072356

1〜9を1回ずつ使う2乗 全30個を見る

11826²=139854276、12363²=152843769、12543²=157326849、14676²=215384976、15681²=245893761、15963²=254817369、18072²=326597184、19023²=361874529、19377²=375468129、19569²=382945761、19629²=385297641、20316²=412739856、22887²=523814769、23019²=529874361、23178²=537219684、23439²=549386721、24237²=587432169、24276²=589324176、24441²=597362481、24807²=615387249、25059²=627953481、25572²=653927184、25941²=672935481、26409²=697435281、26733²=714653289、27129²=735982641、27273²=743816529、29034²=842973156、29106²=847159236、30384²=923187456

なぜもとの数は全部3の倍数なのか

一覧を見ると、もとの数(32043、99066、11826 …)がどれも3の倍数になっています。理由はかんたんです。0〜9を全部足すと 0+1+…+9=45、1〜9なら 1+2+…+9=45。各けたの和が45の数は9の倍数です(各けたの和が9の倍数なら、その数も9の倍数という判定法)。

2乗が9の倍数になるには、もとの数が3の倍数でなければなりません。素因数分解で考えると、n² の中の3の個数は n の中の3の個数の2倍なので、n に3が1個でもあれば n² には3が2個(=9の倍数)。n に3が無ければ n² にも3は無い、というわけです。0〜9版の87個のうち、もとの数が9の倍数でもあるものは33個でした。

人差し指を立てて説明する合格先生

合格先生

0〜9を1回ずつ使う平方数は、手で探すと気が遠くなりますが、「3の倍数だけ調べればよい」と気づくだけで候補が3分の1に減ります。答えを探す前に、答えが満たす条件を考える。これは入試の整数問題でもいちばん効くコツです。

カプレカ数 2025|45²=2025 を2つに分けて足すと45

45²=2025 を前と後ろに分けると 20 と 25。足すと 20+25=45 で、もとの数にもどります。このように2乗を前半と後半に切り分けて足すと元の数になる数をカプレカ数と呼びます。インドの数学者 D. R. カプレカにちなむ名前で、カプレカは4けたの数の並べかえをくり返すと 6174 にたどりつく「カプレカ定数」でも知られています。

2025年の「2025」が 45² であることは話題になりましたが、その 45 がカプレカ数でもあるのはおもしろい偶然です。297²=88209 も 88+209=297、703²=494209 も 494+209=703 となります(後半は、もとの数と同じけた数で切ります)。

2乗を2つに切って足すと、もとの数 45²=2025→ 20+25=45 297²=88209→ 88+209=297 703²=494209→ 494+209=703
カプレカ数:45²=2025(20+25)、297²=88209(88+209)、703²=494209(494+209)。後半はもとの数と同じけた数で切る

カプレカ数のしくみ|n(n−1) が 99…9 で割り切れる

n が d けたで、n² を「前半 a」と「後半 b(d けた)」に分けると n²=a×10ᵈ+b です。a+b=n なら、n²−n=a×10ᵈ+b−a−b=a×(10ᵈ−1)。つまりn(n−1) が 99…9(9が d 個)で割り切れることが条件です。45 なら 45×44=1980=99×20 で、前半の 20 がそのまま出てきます。

自己同形数の条件は「n(n−1) が 10ⁿ で割り切れる」でした。カプレカ数は「n(n−1) が 10ᵈ−1 で割り切れる」。1だけちがう数で割るだけで、まったく別の仲間が見つかります。合同式で書けば n²≡n(mod 99…9)です。

9を並べた数は必ずカプレカ数です。99²=9801(98+01=99)、999²=998001(998+001=999)。(10ᵈ−1)²=(10ᵈ−2)×10ᵈ+1 と展開できるからで、100に近い数のかけ算と同じ考え方です。また、1 と 9、45 と 55、297 と 703、2223 と 7777、2728 と 7272、4950 と 5050、17344 と 82656、22222 と 77778 のように、足すと 10ᵈ になる2つが組でカプレカ数になっている例が多く見られます(n がカプレカ数なら 10ᵈ−n も n(n−1) の条件を満たすため)。

下の表は、n < 100,000のカプレカ数です(後半はもとの数と同じけた数で切る決まりで調べました)。2223²=4941729 と 7777²=60481729 の後半に、ハーディ・ラマヌジャン数として有名な 1729 が出てくるのも見どころです。

2乗前半|後半足すと
1²0|10+1=1
9²8|18+1=9
45²20|2520+25=45
55²30|2530+25=55
99²98|0198+01=99
297²88|20988+209=297
703²494|209494+209=703
999²998|001998+001=999
2223²494|1729494+1729=2223
2728²744|1984744+1984=2728
4950²2450|25002450+2500=4950
5050²2550|25002550+2500=5050
7272²5288|19845288+1984=7272
7777²6048|17296048+1729=7777
9999²9998|00019998+0001=9999
17344²3008|143363008+14336=17344
22222²4938|172844938+17284=22222
77778²60494|1728460494+17284=77778
82656²68320|1433668320+14336=82656
95121²90480|0464190480+04641=95121
99999²99998|0000199998+00001=99999

クイズ 55²=3025 です。55 はカプレカ数でしょうか? また、45 と 55 を足すといくつになりますか?

答えを見る

3025 を 30 と 25 に分けると 30+25=55 なので、55 はカプレカ数です。45+55=100。45 と 55 は「足すと 10² になる組」です。

カプレカ数・自己同形数・ナルシシスト数は、どれも「数が自分自身にもどってくる」不思議な数です。数学の言葉の意味は数学用語辞典、2乗やルートの基本は平方根のページ、ほかの公式は数学まとめから探せます。2乗の暗算を速くしたい人は和と差の積を使ったかけ算もどうぞ。

プラトン数 12960000|聖数とされる累乗の数(216・153・666・108)

ここまでは「計算してみたら、ふしぎな形になった数」を集めてきました。最後に、昔の人が特別な意味を持たせた数を、累乗の目で見てみましょう。古代ギリシャの哲学者プラトンの名前がついた「プラトン数」12960000 や、宗教の書物や行事に出てくることで知られる 153・666・108 などです。こうした数は「聖数(せいすう)」と呼ばれることがあります。意味づけは言い伝えや解釈によるもので、諸説ありますが、数そのものを素因数分解したり累乗で表したりすると、たしかに整った形をしています。

プラトン数 12960000=60⁴=3600²

プラトン数(12960000)は、プラトンの著書『国家』第8巻にある、意味がとりにくい「数」についての一節を、12960000 のことだと読む説から来た呼び名です。どの数を指すのかは昔から議論があり、別の数とする説もあります。それでも 12960000 という数は、累乗で見るととても整っています。

  • 12960000=60⁴(60×60×60×60)
  • 12960000=3600²(3600×3600)
  • 12960000=216×60000
  • 12960000=2⁸×3⁴×5⁴=(2²×3×5)⁴(素因数分解)

60 は 2²×3×5 で、1・2・3・4・5・6 のどれでも割り切れる便利な数です。時計の「60分」「60秒」に残っているように、古代バビロニアでは60を1まとまりにして数える六十進法が使われていました。12960000 はその60を4回かけた数なので、約数がとても多く、全部で 225個あります。約数の個数は素因数分解の指数に1を足してかけた (8+1)×(4+1)×(4+1)=225 で出せます。この求め方は素因数分解の公式と約数の個数と約数の和の公式にくわしく書いています。時計の文字盤を数式で表した理系時計も、60や12という数の楽しさがわかる記事です。

この数が「12960000=216×60000」と書けること、プラトン数が西洋で聖数のように扱われてきたことなど、プラトン数の話は合格大作戦の記事「プラトン数(12960000)と216」でくわしく紹介しています。ここでは、そのうち累乗にかかわるところを見ていきます。

216=6³=3³+4³+5³

プラトン数とセットで語られるのが 216 です。216=6³(6×6×6)で、2³×3³ とも書けます。そして、何よりおもしろいのが次の式です。

3³+4³+5³=27+64+125=216=6³

3³+4³+5³=6³(27+64+125=216)3³=273×3×3+4³=644×4×4+5³=1255×5×5=6³=2166×6×6
3・4・5の立方体の積み木を全部集めると、ちょうど6の立方体1個分になる

3・4・5 といえば、直角三角形の3辺の長さとして有名な組です。三平方の定理の 3²+4²=5² は「2乗で2つたすと次の数の2乗」、それを3乗にした 3³+4³+5³=6³ は「3乗で3つたすと次の数の3乗」。並べてみると、偶然とは思えないほどきれいです。ただし、この続きの 4⁴+5⁴+6⁴+7⁴ は 4,578 で、8⁴=4,096 にはなりません。きれいな形がいつまでも続くわけではないのも、数のおもしろいところです。

216 と直角三角形 3・4・5 の関係や、プラトン数にまつわる「結婚数」「調和数」などの言い伝えについては、216の記事で紹介しています。図と式をもっと見たい人は、ぜひそちらも読んでみてください。

プラトンの『法律』の 5040=7!

プラトンは晩年の著書『法律』で、理想の国の家(土地の区画)の数を 5040 とする話を書いたことで知られています。5040 は累乗の数ではありませんが、5040=1×2×3×4×5×6×7=7!(7の階乗)で、素因数分解すると 2⁴×3²×5×7 になります。

約数は (4+1)×(2+1)×(1+1)×(1+1)=60個もあり、1から10まで(1・2・3・4・5・6・7・8・9・10)のどの数でも割り切れます(11では割り切れず、12では割り切れます)。人や土地を「2つに分ける」「3つに分ける」…「10に分ける」のどれをしても、きれいに分けられる数というわけです。12960000 と同じく、2や3や5がたくさん入った数は割り切りやすい、というのがよくわかります。

プラトンの名前がついた数を、累乗と素因数分解の形でまとめると次のようになります(数はすべて計算し直して確かめています)。

数表し方計算するとメモ
1296000060⁴12,960,00060を4回かける
129600003600²12,960,0003600=60²
12960000216×6000012,960,000216の記事で紹介している形
129600002⁸×3⁴×5⁴12,960,000約数は225個
12960000(2²×3×5)⁴12,960,0002²×3×5=60
360060²3,6001時間=3600秒
12966⁴=36²1,2963600²の3600を36にした形
2166³2166×6×6
2163³+4³+5³21627+64+125
2162³×3³216(2×3)³
602²×3×5601〜6のどれでも割り切れる
50407!(7の階乗)5,0401×2×3×4×5×6×7
50402⁴×3²×5×75,040約数は60個

聖数とされる数を累乗で見る|153・666・108

世界には、宗教の書物や行事、言い伝えに出てきて「特別な数」とされる数がたくさんあります。その意味づけは信じる人にとって大切なもので、数学で正しいかどうかを決めるものではありません。ここでは意味には立ち入らず、数としての形だけを見てみます。すると、累乗を使ったきれいな式がいくつも見つかります。

153は、新約聖書の「ヨハネによる福音書」21章で、弟子たちが網で引き上げた魚が153匹だったという話に出てくる数として知られています。なぜ153なのかには、古くからさまざまな解釈があり、諸説あります。数として見ると、153=1³+5³+3³(1+125+27)で、各けたの3乗の和がもとの数にもどる「ナルシシスト数(アームストロング数)」の1つです。さらに 153=1+2+3+…+17 で、1から17までの和(17番目の三角数)でもあります。三角数は三角数・四角数の公式で、n(n+1)÷2 で求められます。17×18÷2=153 です。

666は、新約聖書の「ヨハネの黙示録」に出てくる数として知られています。この数にもいろいろな解釈があります。数として見ると、666 は驚くほど式の多い数です。

  • 666=2²+3²+5²+7²+11²+13²+17²(小さいほうから7つの素数の2乗の和)
  • 666=1³+2³+3³+4³+5³+6³+5³+4³+3³+2³+1³(1から6まで上って、また1まで下りる3乗の和)
  • 666=1+2+3+…+36(36番目の三角数。36×37÷2=666)。しかも 36=6² です。
2²+3²+5²+7²+11²+13²+17²=666小さいほうから7つの素数の2乗をたすと6662²43²95²257²4911²12113²16917²2894+9+25+49+121+169+289=666
一辺が素数の正方形タイル7枚の面積を合わせると666になる

素数の並びの最初に来る2は、ただ1つの偶数の素数です。666 の式は、その2から17までの素数を順に2乗して並べただけの、とても素直な式です。三角関数を習った人には、もう1つおまけがあります。sin 666° を計算すると、666°−720°=−54° なので sin(−54°)=−cos 36° となり、これは黄金比 φ=(1+√5)/2 を使って −φ/2(約 -0.8090)と表せます。

108は、人の心をまよわせる煩悩(ぼんのう)の数とされ、大みそかに寺でつく除夜の鐘の回数として知られています。108になる理由には、いくつもの説があります。数として見ると、108=1¹×2²×3³。1を1回、2を2回、3を3回かけて、全部かけ合わせるとちょうど108になります。素因数分解では 2²×3³ で、2と3だけでできています。

108=1¹×2²×3³1を1回、2を2回、3を3回かけて、全部かけ合わせる1¹=1×2²=4×3³=27=1081×4×27素因数分解すると 108=2²×3³
1¹・2²・3³ をかけ合わせると108

このほか、7(1週間の日数、七福神など)や 12(1年の月の数、十二支、1ダース)も、多くの文化で特別とされてきた数です。7=2³−1、12=2²×3 と、どちらも2の累乗と関係した形で書けます。こうした数を、素因数分解と累乗の形で表にまとめます。

数素因数分解累乗を使った形何として知られるか
332²−1・1+2三位一体など、多くの文化で特別とされる数
62×32¹×(2²−1)最小の完全数(1+2+3=6)
772³−11週間の日数。七福神など、幸運の数とされることが多い
122²×32²×31年の月の数・十二支・1ダース
282²×72²×(2³−1)2番目の完全数(1+2+4+7+14=28)
602²×3×560²=36001時間=60分・1分=60秒(六十進法)
1082²×3³1¹×2²×3³煩悩の数・除夜の鐘の数として知られる(諸説)
1533²×171³+5³+3³ヨハネによる福音書21章の153匹の魚として知られる
2162³×3³6³=3³+4³+5³プラトン数とセットで語られる数
6662×3²×372²+3²+5²+…+17²ヨハネの黙示録に出てくる数として知られる
50402⁴×3²×5×77!プラトン『法律』の国の家の数として知られる
129600002⁸×3⁴×5⁴60⁴=3600²プラトン数(『国家』第8巻の解釈の1つ)

表を見ると、昔から特別とされる数には、2・3・5 のような小さな素数の累乗でできたものが多いことに気づきます。小さな素数でできた数は約数が多く、分けやすく、暦や時間の単位にも向いていた、という見方もできます。もちろん、それが理由で特別とされたのかどうかは分かりません。数の「形」と、人がその数に感じてきた「特別さ」を重ねて眺めてみると、累乗の見え方が少し変わってきます。

完全数と2の累乗|6・28・496・8128

自分自身をのぞく約数をすべてたすと、ちょうど自分になる数を完全数といいます。いちばん小さい完全数は 6 で、約数 1・2・3 をたすと 1+2+3=6。次は 28 で、1+2+4+7+14=28 です。古代ギリシャでは、こうした数が特別な数として大切にされていたことが知られています。6 は「6日間で世界がつくられた」という話と結びつけて語られることもあります。

完全数は、2の累乗を使ってきれいに表せます。

  • 6=2¹×(2²−1)=2×3
  • 28=2²×(2³−1)=4×7
  • 496=2⁴×(2⁵−1)=16×31
  • 8128=2⁶×(2⁷−1)=64×127

どれも「2ⁿ⁻¹×(2ⁿ−1)」という形で、2ⁿ−1 が素数のとき、この数は必ず完全数になります。この形は、古代ギリシャの数学者ユークリッドの『原論』にある形として知られています。逆に、偶数の完全数はすべてこの形になることが、のちにオイラーによって示されたとされます。2ⁿ−1 の形の素数は「メルセンヌ素数」と呼ばれます。

2の累乗の階段から完全数が生まれる12⁰22¹42²82³162⁴1+2+4+8+16=31(2⁵−1、素数)16×31=496496の約数(496以外)1・2・4・8・1631・62・124・248合計 31+465=496
1+2+4+8+16=31が素数なので、16×31=496は完全数になる

なぜそうなるのかは、図を見るとわかります。1+2+4+8+16=31 のように、2の累乗を1から順にたすと、和は必ず「次の2の累乗−1」(ここでは 2⁵−1=31)になります。31 が素数なら、496=16×31 の約数は「1・2・4・8・16」と、それぞれに31をかけた「31・62・124・248」(と496自身)だけです。前のグループの和は31、後ろのグループの和は 31×(1+2+4+8)=31×15=465 で、合わせて 31+465=496。ぴったり自分自身になります。約数の和の求め方は約数の和の公式で、(1+2+4+8+16)×(1+31)=31×32=992、そこから自分自身の496を引いて496、と計算することもできます。

完全数には、もう1つおもしろい顔があります。6・28・496・8128 は、どれも三角数(1から順にたした数)なのです。6=1+2+3、28=1+2+…+7、496=1+2+…+31、8128=1+2+…+127。たす最後の数が 3・7・31・127 と、ちょうど 2ⁿ−1 の素数になっています。2ⁿ⁻¹×(2ⁿ−1)=(2ⁿ−1)×2ⁿ÷2 なので、三角数の公式 n(n+1)÷2 にあてはまるからです。

n を2から13まで順に入れて、2ⁿ−1 が素数かどうか、完全数になるかどうかを表にしました。

n2ⁿ−1素数か2ⁿ⁻¹×(2ⁿ−1)結果
22²−1=3素数2¹×3=6完全数
32³−1=7素数2²×7=28完全数
42⁴−1=15素数でない(3×5)2³×15=120完全数ではない
52⁵−1=31素数2⁴×31=496完全数
62⁶−1=63素数でない(3²×7)2⁵×63=2,016完全数ではない
72⁷−1=127素数2⁶×127=8,128完全数
82⁸−1=255素数でない(3×5×17)2⁷×255=32,640完全数ではない
92⁹−1=511素数でない(7×73)2⁸×511=130,816完全数ではない
102¹⁰−1=1,023素数でない(3×11×31)2⁹×1,023=523,776完全数ではない
112¹¹−1=2,047素数でない(23×89)2¹⁰×2,047=2,096,128完全数ではない
122¹²−1=4,095素数でない(3²×5×7×13)2¹¹×4,095=8,386,560完全数ではない
132¹³−1=8,191素数2¹²×8,191=33,550,336完全数

n=11 のとき 2¹¹−1=2047=23×89 は素数ではないので、n が素数でも 2ⁿ−1 が素数になるとは限りません。5番目の完全数は 33550336(2¹²×8191)で、8128 の次はいきなり8けたに飛びます。完全数が無限にあるのか、奇数の完全数があるのかは、今も分かっていない数学の未解決問題です。

プラトン立体(正多面体)とプラトン数はちがう

名前が似ていてまぎらわしいのが「プラトン立体」です。プラトン立体とは、正四面体・正六面体(立方体)・正八面体・正十二面体・正二十面体の5種類の正多面体のことで、プラトンが著書の中でこれらを宇宙のしくみと結びつけて語ったことから、この名で呼ばれます。どの面も同じ正多角形で、どの頂点にも同じ数の面が集まる立体は、この5種類しかありません。

プラトン数(12960000)とプラトン立体は、どちらもプラトンの名前がついていますが、まったく別のものです。正多面体の面・辺・頂点の数や、5種類しかない理由は正多面体の公式で、プラトン数のほうは216とプラトン数の記事で確かめてください。216の記事でも、この2つを取りちがえないように説明しています。

うかるくん

うかるくん

666 とか 108 とか、昔の人は累乗の式を知っていて、わざとこの数を選んだんですか?

合格先生

合格先生

それは分からないんだ。153 や 666 の式は、あとの時代の人が「この数にはこんな形がある」と見つけたものが多い。意味づけは言い伝えや信仰の世界の話で、式は数学の話。2つを混ぜて「だから正しい」とは言えないね。

サクラちゃん

サクラちゃん

でも、どんな数でも素因数分解や累乗で見ると、新しい顔が見えてくるのはおもしろいです!

合格先生

合格先生

そのとおり。気になる数を見つけたら、まず素因数分解。それがいちばんの入口だよ。

クイズ:プラトン数 12960000 は 3600² です。では、12960000 の約数は全部で何個あるでしょう?(ヒント:12960000=2⁸×3⁴×5⁴)

答えを見る

答えは 225個。素因数分解の指数 8・4・4 にそれぞれ1を足してかけ、(8+1)×(4+1)×(4+1)=9×5×5=225 です。12960000 は 3600 の2乗(平方数)なので、約数の個数は奇数になります。平方数の約数は、3600×3600 のように「同じ数どうしのペア」が1組だけできるからです。くわしくは約数の個数の公式を見てください。

タクシー数 1729|2通りの3乗の和で表せる数(ハーディとラマヌジャン)

1729 は、2つの立方数(3乗の数)の和として、2通りに表せる最も小さい数です。

1729=1³+12³=9³+10³
(1+1728=729+1000)

この 1729 は「タクシー数」や「ハーディ・ラマヌジャン数」と呼ばれ、数学の世界ではとても有名です。この節では、1729 にまつわる話と、2通り・3通り・4通り・5通りで表せる数、そして自分で見つける方法までを、計算で確かめた数だけで紹介します。

1729個の積み木は、2通りの立方体に分けられる 1³=1+12³=1,7281+1,728=1729 9³=729+10³=1,000729+1,000=1729
1729個の積み木は「1個と1728個」にも「729個と1000個」にも分けられる

ハーディとラマヌジャンの「タクシーの番号」の話

20世紀のはじめ、イギリスの数学者 G. H. ハーディは、インドから来た天才数学者 シュリニヴァーサ・ラマヌジャンといっしょに研究をしていました。ラマヌジャンが病気で療養していたとき、ハーディがお見舞いに行きました。そのとき、ハーディが「乗ってきたタクシーの番号は1729で、つまらない数だった。悪いことの前ぶれでなければいいが」と言うと、ラマヌジャンはすぐに「いいえ、とてもおもしろい数です。2つの立方数の和として2通りに表せる、いちばん小さい数です」と答えた――という話が伝えられています。

この話は、ハーディ自身が書いた文章などを通して広く知られるようになりました。くわしい言い回しは伝える本によって少しずつちがいますが、「どんな数にも、その数ならではの顔がある」ことを教えてくれる話として、今も数学好きのあいだで語りつがれています。1729 という番号のタクシーは、それ以来、数学の世界でいちばん有名なタクシーになりました。

TAXI No. 17-29 1729=1³+12³=9³+10³ 素因数分解すると 1729=7×13×19 ハーディが乗ってきたタクシーの番号として伝わる数
タクシーの番号 1729。2通りの3乗の和で表せ、7×13×19 とも書ける

タクシー数 Ta(n) という呼び方

この話にちなんで、「2つの正の立方数の和として n 通りに表せる最小の数」を タクシー数と呼び、Ta(n)(または Taxicab(n))と書きます。

  • Ta(1)=2(1³+1³。1通りなら、いちばん小さいのは2)
  • Ta(2)=1729(1³+12³=9³+10³)
  • Ta(3)=87,539,319(3通り)
  • Ta(4)=6,963,472,309,248(4通り)
  • Ta(5)=48,988,659,276,962,496(5通り)

このページでは「1729 のように2通り以上で表せる数」全体のことも、ふだんの言い方にならって「タクシー数の仲間」と呼ぶことにします。なお、ここでいう立方数は 1³・2³・3³… のような正の整数の3乗です。0 や負の数を使ってよいことにすると、答えが変わります(あとで説明します)。

2通りの3乗の和で表せる数 一覧(100万以下の43個)

1729 の次に来るのは 4104、その次は 13832 です。プログラムで a³+b³(a≦b、a・b は正の整数)をすべて計算し、100万以下で2通り以上に表せる数を全部さがした結果、ちょうど43個見つかりました。100万以下には、3通り以上で表せる数は1つもありませんでした。表の数は、すべて BigInt(大きな整数を正確に扱う計算)で検算しています。

順数書き方①書き方②メモ
11,7291³+12³9³+10³
24,1042³+16³9³+15³
313,8322³+24³18³+20³1,729×2³(1,729の書き方の数を2倍)
420,68310³+27³19³+24³
532,8324³+32³18³+30³4,104×2³(4,104の書き方の数を2倍)
639,3122³+34³15³+33³
740,0339³+34³16³+33³
846,6833³+36³27³+30³1,729×3³(1,729の書き方の数を3倍)
964,23217³+39³26³+36³
1065,72812³+40³31³+33³
11110,6564³+48³36³+40³13,832×2³(13,832の書き方の数を2倍)
12110,8086³+48³27³+45³4,104×3³(4,104の書き方の数を3倍)
13134,37912³+51³38³+43³
14149,3898³+53³29³+50³
15165,46420³+54³38³+48³20,683×2³(20,683の書き方の数を2倍)
16171,28817³+55³24³+54³
17195,8419³+58³22³+57³
18216,0273³+60³22³+59³
19216,1255³+60³45³+50³1,729×5³(1,729の書き方の数を5倍)
20262,6568³+64³36³+60³32,832×2³(32,832の書き方の数を2倍)
21番目から43番目までを見る(100万以下の残り23個)
順数書き方①書き方②メモ
21314,4964³+68³30³+66³39,312×2³(39,312の書き方の数を2倍)
22320,26418³+68³32³+66³40,033×2³(40,033の書き方の数を2倍)
23327,76330³+67³51³+58³
24373,4646³+72³54³+60³46,683×2³(46,683の書き方の数を2倍)
25402,59742³+69³56³+61³
26439,1015³+76³48³+69³
27443,88917³+76³38³+73³
28513,00010³+80³45³+75³4,104×5³(4,104の書き方の数を5倍)
29513,85634³+78³52³+72³64,232×2³(64,232の書き方の数を2倍)
30515,37515³+80³54³+71³
31525,82424³+80³62³+66³65,728×2³(65,728の書き方の数を2倍)
32558,44130³+81³57³+72³20,683×3³(20,683の書き方の数を3倍)
33593,0477³+84³63³+70³1,729×7³(1,729の書き方の数を7倍)
34684,01951³+82³64³+75³
35704,9772³+89³41³+86³
36805,68811³+93³30³+92³
37842,75123³+94³63³+84³
38885,2488³+96³72³+80³110,656×2³(110,656の書き方の数を2倍)
39886,46412³+96³54³+90³110,808×2³(110,808の書き方の数を2倍)
40920,67320³+97³33³+96³
41955,01624³+98³63³+89³
42984,06735³+98³59³+92³
43994,68829³+99³60³+92³

表のメモ欄を見ると、13832=1729×2³、46683=1729×3³、110656=1729×4³ のように、前の数に立方数をかけた数がまじっていることに気づきます。1729=1³+12³ の両辺に 2³=8 をかけると、8×1729=(1×2)³+(12×2)³=2³+24³ になるからです。もう1つの書き方 9³+10³ も同じように 18³+20³ になるので、2通りがそのまま保たれます。100万以下の43個のうち、18個がこのような「前の数の立方数倍」でした。残りの25個は、それより小さい仲間の何倍かにはなっていない、新しいタイプの数です。

a³+b³ の形は、乗法公式・因数分解の公式を使うと a³+b³=(a+b)(a²−ab+b²) と因数分解できます。1729 なら、1+12=13、9+10=19 で、どちらも 1729 の約数です。1729=7×13×19 ですから、13 と 19 が両方とも顔を出しているわけです。2通りに表せる数は、このように約数のかけ算の組み合わせを2つ持っていると考えることもできます。

3通りで表せる最小の数 87539319(Ta(3))

2通りの最小が 1729 なら、3通りで表せる最小の数は何でしょう。プログラムで1億まで(1〜100,000,000)全部調べた結果、3通りで表せる最小の数は次の数でした。

87,539,319=167³+436³=228³+423³=255³+414³

1729 の4けたから、いきなり8けたです。100万以下の43個の中に3通りの数が1つも無かったのも、なっとくできます。

4通り・5通りで表せる最小の数

さらに4通り、5通りで表せる最小の数は、次の数です。どちらも、表し方がすべて正しいことをこのページで BigInt で計算して確かめました。これより小さい数が無い(最小である)ことは、数学者たちのコンピューターを使った計算で知られている結果で、このページで全部をさがし直したわけではありません。

  • Ta(4)=6,963,472,309,248(13けた)=2421³+19083³=5436³+18948³=10200³+18072³=13322³+16630³
  • Ta(5)=48,988,659,276,962,496(17けた)=38787³+365757³=107839³+362753³=205292³+342952³=221424³+336588³=231518³+331954³
「通り」が1つ増えるごとに、最小の数はぐんと大きくなる棒の長さ=けた数2通り4けたTa(2)=1,7293通り8けたTa(3)=87,539,3194通り13けたTa(4)=6,963,472,309,2485通り17けたTa(5)=48,988,659,276,962,496
2通りは4けた、3通りは8けた、4通りは13けた、5通りは17けた

3通り・4通り・5通りの書き方を、1つずつ計算した値といっしょに表にしました。どの行も、右の2つの数をたすと左の数になります。

何通り数書き方計算すると
3通り87,539,319167³+436³4,657,463+82,881,856
3通り228³+423³11,852,352+75,686,967
3通り255³+414³16,581,375+70,957,944
4通り6,963,472,309,2482421³+19083³14,190,064,461+6,949,282,244,787
4通り5436³+18948³160,634,321,856+6,802,837,987,392
4通り10200³+18072³1,061,208,000,000+5,902,264,309,248
4通り13322³+16630³2,364,331,062,248+4,599,141,247,000
5通り48,988,659,276,962,49638787³+365757³58,352,379,509,403+48,930,306,897,453,093
5通り107839³+362753³1,254,086,682,230,719+47,734,572,594,731,777
5通り205292³+342952³8,651,991,362,257,088+40,336,667,914,705,408
5通り221424³+336588³10,856,106,019,713,024+38,132,553,257,249,472
5通り231518³+331954³12,409,500,081,523,832+36,579,159,195,438,664

6通り以上になると、最小の数を見つけるのはさらに大変になります。「n 通りで表せる数」そのものは、どんな n でも必ず存在することが数学で証明されています。ただし、それが最小かどうかを確かめるには、それより小さい数を全部調べる必要があり、けた数が増えるほど計算が重くなります。

1729 のほかの顔|7×13×19・フェルマーの「おしい」例・19×91

1729 は、2通りの3乗の和のほかにも、おもしろい性質をいくつも持っています。

① 1729=7×13×19。素因数分解すると、3つの素数のかけ算になります。しかも 7・13・19 は 6ずつ増える素数の並びです。さらに、それぞれから1を引いた 6・12・18 は、どれも 1728(=1729−1)を割り切ります。この性質があるため、1729 は「カーマイケル数」と呼ばれる特別な数の仲間にも入っています。素因数分解のやり方は素因数分解の公式で確かめてください。

② 9³+10³=12³+1。9³+10³=729+1000=1729 で、12³=1728 よりちょうど1だけ多い数です。「3乗の数を2つたして、ぴったり3乗の数にできるか」という問題、つまり x³+y³=z³ には正の整数の答えが無いことが知られています。これが有名なフェルマーの最終定理の n=3 の場合です。9³+10³ は 12³ に「あと1」まで近づいた、とてもおしい例です。この「おしい」組は、「解けたら東大!?シンプルだけど難しい数学の問題」でも、6³+8³=9³−1 といっしょに図で紹介しています。

③ 1+7+2+9=19、19×91=1729。1729 の各けたの数字をたすと 19。その 19 に、19 を逆から読んだ 91 をかけると、もとの 1729 にもどります。各けたの数字を使う遊びは、このページのナルシシスト数の節(153=1³+5³+3³ など)にもたくさん出てきました。

④ 1728=12³。1729 の1つ前の 1728 は 12×12×12 で、1ダース(12個)の12倍の12倍です。時計の文字盤の 12 や、1年の 12か月のように、12 は昔から「分けやすい数」として使われてきました。時計の数字をいろいろな数式で表した理系時計を見ると、12 までの数でも式の作り方がたくさんあることがわかります。

3乗の和といえば、3³+4³+5³=6³(27+64+125=216)も思い出してください。立方数を2つたして立方数にすることはできませんが、3つなら 216=6³ のようにぴったりになる例があります。この式は、前の節の「プラトン数と聖数」と、合格大作戦の記事「プラトン数(12960000)と216」でくわしく紹介しています。

負の数を使うと、もっと小さい数が見つかる

ここまでの「立方数」は、すべて正の整数の3乗でした。もし負の数の3乗(たとえば (−5)³=−125)も使ってよいことにすると、2通りに表せる数はもっと小さくなります。たとえば次の式が成り立ちます。

91=3³+4³=6³+(−5)³
(27+64=216−125)

91 は 1729 よりずっと小さい数ですが、これは「正の数だけ」という約束を外したからです。どんな数を使ってよいかという約束が変われば、答えも変わる。数学では、この約束(条件)をはっきりさせることがとても大切です。タクシー数 Ta(n) は「正の立方数」という約束で決めた数なので、Ta(2) は 1729 のままです。

タクシー数を自分でさがす方法(中学生向け)

1729 のような数は、紙と電卓でも見つけられます。やり方はかんたんで、a³+b³ の表を作って、同じ数が2回出てくるところをさがすだけです。

  1. 1³=1、2³=8、3³=27 … と、1から12くらいまでの3乗を書き出します(12³=1728 まで)。
  2. たてに a、横に b をとった表を作り、マスに a³+b³ を書きこみます。a と b を入れかえても同じ数なので、a≦b の半分だけで十分です。
  3. 表の中で、同じ数が2か所に出てきたら、それが2通りに表せる数です。
a³+b³ の早見表(a≦b)で 1729 をさがす横が b、たてが a。同じ数が2か所に出たら「2通り」 a\b12345678910111212345678910111229286512621734451373010011332172916357213322435152073710081339173654911522433705397561027135817551281892804075767931064139517922503414686378541125145618534325597289451216154719446868551072134316742071102412411512184322401458172920602457200023312728266230593456赤い枠の2マスが、どちらも 1729(1³+12³ と 9³+10³)
1〜12の3乗の和の表。1729 だけが2か所に出てくる

1〜12 の表では、2か所に出てくる数は 1729 だけです。表を 1〜16 まで広げると 4104(2³+16³=9³+15³)が、1〜24 まで広げると 13832(2³+24³=18³+20³)が見つかります。ただし、表を大きくするとマスの数がどんどん増えます。1〜100 の表なら、a≦b のマスだけでも 5050 個もあります。この数え方は 1+2+…+100 と同じで、三角数の公式 n(n+1)÷2 で出せます。

そこで、コンピューターを使う場合は、a³+b³ を全部計算して小さい順に並べかえ、となりどうしが同じ数になっているところをさがします。このページの表も、この方法で 100万以下と 1億以下を全部調べて作りました。このとき、ふつうの小数の計算では大きな数がずれることがあるので、整数をそのまま正確に扱う BigInt という仕組みで検算しています。数の性質を調べるときは、なにかで割った余りに注目する合同式も役に立ちます。たとえば、どんな整数の3乗も9で割った余りは 0・1・8 のどれかになることが知られています。

うかるくん

うかるくん

ラマヌジャンは、1729 を見ただけで「2通り」ってわかったんですか? ぼくなら表を作っても時間がかかりそうです。

合格先生

合格先生

ラマヌジャンは、ふだんから数そのものと友だちのようにつきあっていた、と伝えられているんだ。12³=1728 や 9³+10³ のような数を、いつも頭の中で見ていたのかもしれないね。

サクラちゃん

サクラちゃん

わたしたちも、1³ から 12³ までの3乗を覚えておけば、1729 を見たときに「あっ」と気づけるかも!

合格先生

合格先生

そのとおり。2乗や3乗の数をたくさん知っているほど、数の世界のおもしろい形が見えてくるよ。

クイズ:1729 の次に小さいタクシー数の仲間は 4,104 です。4,104 を「2つの正の整数の3乗の和」として、2通りに書いてみましょう。(ヒント:どちらも、片方は 10 より小さい数です)

答えを見る

答えは 4,104=2³+16³=9³+15³。2³+16³=8+4,096、9³+15³=729+3,375 で、どちらも 4,104 になります。上の早見表を 16 まで広げると見つかります。

2025は45の2乗|西暦と平方数・立方数

2025年は45²=2025という「平方数の年」でした。平方数(へいほうすう)とは、同じ整数を2回かけた数のことです。その前の平方数の年は1936年(44²)、次は2116年(46²)です。つまり、平方数の年は一生に1回か2回しか来ません。

2025にはもう1つ有名な顔があります。1から9までをたした45を2乗すると2025、そして1³+2³+3³+…+9³ を計算しても 2025 になります(計算し直しても 2025 です)。「1から n までの3乗の和は、1から n までの和の2乗に等しい」という公式 1³+2³+…+n³={n(n+1)/2}² の、n=9 の場合です。この公式は算数・数学公式辞典の数列の公式でも出てきます。

平方数の年は 2n+1 年ごとにやってくる44² = 19361936年45² = 20252025年46² = 21162116年89年後91年後
平方数の年は1936年・2025年・2116年。n² と (n+1)² の差は 2n+1 なので、間はだんだん広がる

となりどうしの平方数の差は (n+1)²−n²=2n+1 です。44²から45²までは89年、45²から46²までは91年と、間が2年ずつ広がります。この差の式は「和と差の積」そのもので、2乗の引き算を暗算する方法で使う考え方と同じです。

n何乗答え(西暦)どこがおもしろいか
40²2乗160079年ぶり(39²から79年)
41²2乗168181年ぶり(40²から81年)
42²2乗176483年ぶり(41²から83年)
43²2乗184985年ぶり(42²から85年)
44²2乗1936前の「平方数の年」
45²2乗2025(1+2+…+9)² = 1³+2³+…+9³
46²2乗2116次の「平方数の年」
47²2乗220993年ぶり(46²から93年)
48²2乗230495年ぶり(47²から95年)
49²2乗240197年ぶり(48²から97年)
50²2乗250099年ぶり(49²から99年)
11³3乗1331前の「立方数の年」
12³3乗172812×12×12。1ダースの1ダースの1ダース
13³3乗2197次の「立方数の年」
2¹⁰10乗1024西暦にもある累乗の数
2¹¹11乗2048西暦にもある累乗の数
3⁷7乗2187西暦にもある累乗の数
5⁵5乗3125西暦にもある累乗の数
6⁴4乗1296西暦にもある累乗の数
7⁴4乗2401西暦にもある累乗の数

立方数(3乗の数)の年は、1728年(12³)と2197年(13³)です。12³=1728 は「1ダース(12個)の1ダースの1ダース」で、英語では great gross(グレートグロス)と呼ばれる数です。2の累乗の 2¹⁰=1024・2¹¹=2048 も西暦の中にあります。2048年は今の中学生が大人になってから迎える年です。

38の2乗は1444|末尾に同じ数字が3つ並ぶ2乗

38²=1444。末尾に4が3つ並びます。同じように 462²=213444、538²=289444、962²=925444 と、末尾が444になる2乗はたくさんあります。n < 10,000 の範囲で調べると、40個ありました。

ふしぎなのは、末尾に同じ数字が3つ並ぶ2乗は「000」と「444」しかないことです。2乗の下3けたは、もとの数の下3けたで決まります。だから0〜999の2乗を全部調べれば、どんな大きな数でも答えが出ます。実際に全部調べると、111・555・999 などは一度も出ず、出るのは 000 と 444 だけでした。さらに、末尾が「4444」と4つ並ぶ2乗は1つもありません(下4けたを0〜9999で全部調べて0個)。

2乗の末尾が444になる数は 500ごとに2つずつ0250500750100038…444462…444538…444962…444+500+500
38・462・538・962 の4つから、500を足すたびに次の仲間が見つかる

理由を式で見てみましょう。末尾444の数は、どれも「500の倍数 ± 38」の形です。(500k+38)² を展開すると 250000k²+38000k+1444 になります。250000k² と 38000k はどちらも末尾が000なので、下3けたは 1444 の「444」だけが残ります。マイナスのときも (500k−38)²=250000k²−38000k+1444 で同じです。展開の公式は乗法公式、「下何けたかだけを考える」やり方は合同式の考え方そのものです。

n何乗答え500の倍数±38
382乗1,44438 = 500×0 + 38
4622乗213,444462 = 500×1 − 38
5382乗289,444538 = 500×1 + 38
9622乗925,444962 = 500×2 − 38
10382乗1,077,4441038 = 500×2 + 38
14622乗2,137,4441462 = 500×3 − 38
15382乗2,365,4441538 = 500×3 + 38
19622乗3,849,4441962 = 500×4 − 38
20382乗4,153,4442038 = 500×4 + 38
24622乗6,061,4442462 = 500×5 − 38
25382乗6,441,4442538 = 500×5 + 38
29622乗8,773,4442962 = 500×6 − 38
30382乗9,229,4443038 = 500×6 + 38
34622乗11,985,4443462 = 500×7 − 38
35382乗12,517,4443538 = 500×7 + 38
39622乗15,697,4443962 = 500×8 − 38
残りの24個(4038〜9962)を見る
n何乗答え500の倍数±38
40382乗16,305,4444038 = 500×8 + 38
44622乗19,909,4444462 = 500×9 − 38
45382乗20,593,4444538 = 500×9 + 38
49622乗24,621,4444962 = 500×10 − 38
50382乗25,381,4445038 = 500×10 + 38
54622乗29,833,4445462 = 500×11 − 38
55382乗30,669,4445538 = 500×11 + 38
59622乗35,545,4445962 = 500×12 − 38
60382乗36,457,4446038 = 500×12 + 38
64622乗41,757,4446462 = 500×13 − 38
65382乗42,745,4446538 = 500×13 + 38
69622乗48,469,4446962 = 500×14 − 38
70382乗49,533,4447038 = 500×14 + 38
74622乗55,681,4447462 = 500×15 − 38
75382乗56,821,4447538 = 500×15 + 38
79622乗63,393,4447962 = 500×16 − 38
80382乗64,609,4448038 = 500×16 + 38
84622乗71,605,4448462 = 500×17 − 38
85382乗72,897,4448538 = 500×17 + 38
89622乗80,317,4448962 = 500×18 − 38
90382乗81,685,4449038 = 500×18 + 38
94622乗89,529,4449462 = 500×19 − 38
95382乗90,973,4449538 = 500×19 + 38
99622乗99,241,4449962 = 500×20 − 38

2の累乗 一覧|2¹〜2⁶⁴ と 2の10乗=1024

2を何回もかけていくと、2・4・8・16・32・64・128・256・512・1024 と、あっという間に大きくなります。2の10乗は1024で、1000にとても近い数です。コンピューターの世界で「1キロバイト=1024バイト」と数えることがあるのは、このためです。2の累乗はコンピューターの「0と1」の世界の基本なので、2¹⁶=65536 や 2²⁴=16777216 も、ゲームや画面の色の数でよく見かけます。2²⁴ の覚え方は2の24乗=16777216の覚え方でくわしく紹介しています。

1つ右へ進むたびに高さが2倍22¹42²82³162⁴322⁵642⁶1282⁷×2×2×2
2の累乗は倍々に伸びる。7回で128、10回で1024、20回で約100万

倍々で増えると、どれくらい大きくなるでしょうか。2¹⁰ が約1000(10³)なので、2²⁰ は約100万、2³⁰ は約10億、2⁴⁰ は約1兆です。「10回かけるごとに約1000倍」と覚えておくと、けた数の見当がつきます。正確なけた数は、常用対数 log₁₀2≒0.3010 を使って「k×0.3010 の整数部分+1」で求められます。たとえば 2⁶⁴ は 64×0.3010≒19.26 なので20けたです。この計算は常用対数でけた数を求める公式と常用対数の整数部分の記事で練習できます。

2の何乗何乗答えけた数・メモ
2¹1乗21けた
2²2乗41けた
2³3乗81けた
2⁴4乗162けた
2⁵5乗322けた
2⁶6乗642けた
2⁷7乗1283けた
2⁸8乗2563けた。1バイトで表せる種類の数
2⁹9乗5123けた
2¹⁰10乗1,0244けた。1000に近い。キロ(K)の目安
2¹¹11乗2,0484けた
2¹²12乗4,0964けた
2¹³13乗8,1924けた
2¹⁴14乗16,3845けた
2¹⁵15乗32,7685けた
2¹⁶16乗65,5365けた。6万5536
2¹⁷17乗131,0726けた
2¹⁸18乗262,1446けた
2¹⁹19乗524,2886けた
2²⁰20乗1,048,5767けた。約100万。メガ(M)の目安
2²¹21乗2,097,1527けた
2²²22乗4,194,3047けた
2²³23乗8,388,6087けた
2²⁴24乗16,777,2168けた。1677万7216。覚え方の記事あり
2²⁵25乗33,554,4328けた
2²⁶26乗67,108,8648けた
2²⁷27乗134,217,7289けた
2²⁸28乗268,435,4569けた
2²⁹29乗536,870,9129けた。0〜9のうち4以外が1回ずつ。数字がすべてちがう
2³⁰30乗1,073,741,82410けた。約10億。ギガ(G)の目安
2³¹31乗2,147,483,64810けた
2³²32乗4,294,967,29610けた。約43億
2³³33乗8,589,934,59210けた
2³⁴34乗17,179,869,18411けた
2³⁵35乗34,359,738,36811けた
2³⁶36乗68,719,476,73611けた
2³⁷37乗137,438,953,47212けた
2³⁸38乗274,877,906,94412けた
2³⁹39乗549,755,813,88812けた
2⁴⁰40乗1,099,511,627,77613けた。約1兆。テラ(T)の目安
2⁴¹41乗2,199,023,255,55213けた
2⁴²42乗4,398,046,511,10413けた
2⁴³43乗8,796,093,022,20813けた
2⁴⁴44乗17,592,186,044,41614けた
2⁴⁵45乗35,184,372,088,83214けた
2⁴⁶46乗70,368,744,177,66414けた
2⁴⁷47乗140,737,488,355,32815けた
2⁴⁸48乗281,474,976,710,65615けた
2⁴⁹49乗562,949,953,421,31215けた
2⁵⁰50乗1,125,899,906,842,62416けた
2⁵¹51乗2,251,799,813,685,24816けた
2⁵²52乗4,503,599,627,370,49616けた
2⁵³53乗9,007,199,254,740,99216けた
2⁵⁴54乗18,014,398,509,481,98417けた
2⁵⁵55乗36,028,797,018,963,96817けた
2⁵⁶56乗72,057,594,037,927,93617けた
2⁵⁷57乗144,115,188,075,855,87218けた
2⁵⁸58乗288,230,376,151,711,74418けた
2⁵⁹59乗576,460,752,303,423,48818けた
2⁶⁰60乗1,152,921,504,606,846,97619けた
2⁶¹61乗2,305,843,009,213,693,95219けた
2⁶²62乗4,611,686,018,427,387,90419けた
2⁶³63乗9,223,372,036,854,775,80819けた
2⁶⁴64乗18,446,744,073,709,551,61620けた。約1844京。20けた

表の中で特にふしぎなのが 2²⁹=536,870,912 です。9けたの数で、使われている数字は 5・3・6・8・7・0・9・1・2。0〜9のうち4だけが無く、ほかの数字は1回ずつしか出てきません。2の累乗で、使う数字がすべてちがうものは、これが一番大きいものです(10けた以上になると、0〜9の10種類しかないので、11けた以上では必ず同じ数字が重なります)。

2²⁹ = 536,870,912 に使われている数字0123456789青=1回ずつ使われる数字 灰色=使われない数字(4)9けたの数字がすべてちがう2の累乗はこれだけ(2²⁹ 以外は同じ数字が重なる)
2²⁹=536,870,912 は、4以外の数字が1回ずつ

もう1つ、0を含まない2の累乗の話です。2¹〜2⁹ は0を含みませんが、2¹⁰=1024 で初めて0が出ます。その後も 0 を含まない2の累乗はときどき現れますが、2⁸⁶=77,371,252,455,336,267,181,195,264(26けた)を最後に、2⁵⁰⁰⁰ まで調べた範囲では一度も出てきません。けたが増えるほど「どこかに0がある」可能性が高くなるので、86より大きいものは無いだろうと考えられていますが、証明はされていません。

2の累乗は指数法則(2³×2⁴=2⁷ のように、かけ算が指数のたし算になる)を体で覚えるのにも向いています。また、²や³などの右上の小さい数字は数学記号のコピペページからそのまま使えます。

累乗の一の位はくり返す|2²⁰²⁶ の一の位の求め方

2を次々にかけると、一の位は 2→4→8→6→2→4→8→6… と4つで1周します。一の位どうしをかけた結果の一の位だけを見ればよいからです(…6×2=…2 で、また2に戻ります)。0〜9のどの数字で終わる数でも、一の位は1回・2回・4回のどれかの周期でくり返します。

22¹42²82³62⁴4つで1周2の累乗の一の位2⁵ = 32 → また2に戻る2²⁰²⁶ の一の位は?2026 ÷ 4 = 506 余り 2→ 輪の2番目の「4」
2の累乗の一の位は 2→4→8→6 の輪を回る。何乗かを4で割った余りで場所が決まる
もとの数の一の位何乗一の位の変化周期
0で終わる数1〜8乗0→0→0→0→0→0→0→01回ごとにくり返す
1で終わる数1〜8乗1→1→1→1→1→1→1→11回ごとにくり返す
2で終わる数1〜8乗2→4→8→6→2→4→8→64回ごとにくり返す
3で終わる数1〜8乗3→9→7→1→3→9→7→14回ごとにくり返す
4で終わる数1〜8乗4→6→4→6→4→6→4→62回ごとにくり返す
5で終わる数1〜8乗5→5→5→5→5→5→5→51回ごとにくり返す
6で終わる数1〜8乗6→6→6→6→6→6→6→61回ごとにくり返す
7で終わる数1〜8乗7→9→3→1→7→9→3→14回ごとにくり返す
8で終わる数1〜8乗8→4→2→6→8→4→2→64回ごとにくり返す
9で終わる数1〜8乗9→1→9→1→9→1→9→12回ごとにくり返す

この性質を使うと、とても大きな累乗の一の位がすぐにわかります。2²⁰²⁶ なら、2026÷4=506 余り2 なので、輪の2番目の「4」です。入試でも「7²⁰²⁶ の一の位を求めよ」のような問題がよく出ます。考え方は「あまりだけを追いかける」で、合同式やあまりの問題の公式につながります。さらに進むと、素数 p で割った余りについてのフェルマーの小定理に行きつきます。

うかるくん

うかるくん

7²⁰²⁶ の一の位なんて、計算したら何千けたにもなるよね?

合格先生

合格先生

全部計算しなくていい。7→9→3→1 の4つで1周だから、2026を4で割った余り2を見て「9」だ。

サクラちゃん

サクラちゃん

一の位だけなら、電卓もいらないんですね!

クイズ:3¹⁰⁰ の一の位は何でしょう?

答えを見る

答えは 1。3の累乗の一の位は 3→9→7→1 の4つで1周します。100÷4=25 余り0 なので、1周の最後の「1」です(実際に計算しても 1 になります)。

11の累乗 一覧|121・1331・14641 とパスカルの三角形

11を2乗すると121、3乗すると1331、4乗すると14641。どれも回文(前から読んでも後ろから読んでも同じ数)です。しかも数字の並び 1・4・6・4・1 は、パスカルの三角形の4段目とぴったり同じです。パスカルの三角形とは、両はしに1を置き、上の2つの数をたして下に書いていく三角形の数の表です。

パスカルの三角形の段 = 11の累乗の数字111⁰ = 11111¹ = 1112111² = 121133111³ = 13311464111⁴ = 146415段目 1 5 10 10 5 1 は「10」がくり上がって 11⁵=161051
11ⁿ の数字の並びは、パスカルの三角形の n 段目と同じ(4段目まで)

なぜ同じになるのでしょうか。11=10+1 なので、11ⁿ=(10+1)ⁿ です。これを展開すると、10の累乗の前につく係数がパスカルの三角形の数になります。これが二項定理です。たとえば (10+1)⁴=1×10⁴+4×10³+6×10²+4×10+1 なので、各けたに 1・4・6・4・1 が並びます。

ところが5乗になると、係数が 1・5・10・10・5・1 となり「10」が出てきます。10はひとけたに収まらないので、くり上がりが起きて 11⁵=161051 となり、回文ではなくなります。「1を並べた数の2乗」のピラミッドが10個目で崩れるのと同じ理由です。

n何乗答えパスカルの三角形の段
11⁰0乗1パスカルの三角形 1 がそのまま並ぶ
11¹1乗11パスカルの三角形 1 1 がそのまま並ぶ
11²2乗121パスカルの三角形 1 2 1 がそのまま並ぶ
11³3乗1331パスカルの三角形 1 3 3 1 がそのまま並ぶ
11⁴4乗14641パスカルの三角形 1 4 6 4 1 がそのまま並ぶ
11⁵5乗1610511 5 10 10 5 1(10以上がありくり上がる)
11⁶6乗17715611 6 15 20 15 6 1(10以上がありくり上がる)
11⁷7乗194871711 7 21 35 35 21 7 1(10以上がありくり上がる)
11⁸8乗2143588811 8 28 56 70 56 28 8 1(10以上がありくり上がる)

11をかける計算には、2桁×11の暗算という便利な技もあります。たとえば 34×11 は「3と4の間に 3+4=7 を入れて374」。これも (10+1) をかけているだけなので、二項定理と同じしくみです。ほかの暗算の技はインド式かけ算やくれない算にまとめています。

10²+11²+12²=13²+14²|累乗の美しい等式一覧

累乗には、見ているだけで気持ちのよい等式がたくさんあります。代表は 10²+11²+12²=13²+14²=365。続く5つの整数を3つと2つに分けると、2乗の和が等しくなり、しかもその値が1年の日数の365になります。

10²11²12²100+121+144= 365=13²14²169+196= 365左の3枚と右の2枚、正方形の面積の合計が同じ
10²+11²+12²(左の青)と 13²+14²(右の赤)は、どちらも面積365

これは 3²+4²=5²(2つと1つ)の仲間です。次は 21²+22²+23²+24²=25²+26²+27²(4つと3つ)、その次は 36²〜40² と 41²〜44²(5つと4つ)と、いくらでも続きます。左のはじまりの数が 3・10・21・36… と増えていくのも、規則を探してみるとおもしろいところです。

1729=1³+12³=9³+10³ は、2通りの3乗の和で表せる最小の数で「タクシー数」と呼ばれます。ハーディとラマヌジャンの話や、3通り・4通りで表せる数は、くわしくはタクシー数の節で紹介しています。1²+2²+…+24²=70² も特別で、1から順に2乗をたして平方数になるのは、1個(1²=1)と24個のときだけであることが証明されています。

等式値(計算して確認)どこがおもしろいか
3²+4²=5²25いちばん小さいピタゴラス数。直角三角形の3辺
3³+4³+5³=6³2163・4・5・6 と続く数で3乗の版
10²+11²+12²=13²+14²365どちらも365。1年の日数
21²+22²+23²+24²=25²+26²+27²2,030どちらも2030。同じ仲間の次の式
36²+37²+…+40²=41²+…+44²7,230どちらも7230。さらに次の仲間
1²+2²+…+24²=70²4,9004900。1からの2乗の和が平方数になるのは1と24だけ(証明あり)
1³+2³+…+10³=(1+2+…+10)²3,025どちらも3025
1729=1³+12³=9³+10³1,7292通りの3乗の和で表せる最小の数(タクシー数)
6³+8³=9³−1728728。3乗の和が3乗まであと1
2⁵×9²=25922,592左辺の数字を並べると右辺になる
3³+4⁴+3³+5⁵=34353,435各けたの「自分乗」の和(ミュンヒハウゼン数)
1¹+2²+3³=2⁵3232。自分乗の和が2の累乗
12²=144・21²=441441数を逆さにすると2乗も逆さ(144 と 441)
13²=169・31²=961961同じく逆さどうし(169 と 961)
102²=10404・201²=4040140,401同じく逆さどうし
88²=77447,744答えが 77 と 44 のぞろ目2つの形
5²=25・25²=625・625²=390625390,6252乗するたびに末尾がそのまま残る(自己同形数)
8²−7²=8+71515。となりどうしの2乗の差は2数の和
1+3+5+7+9=5²25奇数を n 個たすと n²
4³=8²=2⁶6464。3乗でも2乗でもある数
2⁹=512・5+1+2=8・8³=512512各けたの和の3乗にもどる(ダドニー数)
3⁴=81・8+1=9・9²=8181各けたの和の2乗にもどる
37²=1369・73²=53295,32937と73はどちらも素数で、逆さの関係
2⁷−1=127127素数になる(メルセンヌ素数)

3²+4²=5² は三平方の定理そのものです。この式を3乗以上にした xⁿ+yⁿ=zⁿ には自然数の答えが無い、というのが有名なフェルマーの最終定理です。6³+8³=9³−1 のように「あと1」まで近づく式はあっても、ぴったり等しくはならないのです。8²−7²=8+7 は (a+b)(a−b) の形で、和と差の積の暗算と同じしくみです。

「ここが大事!」と説明する合格先生

合格先生

きれいな等式には、必ず理由がある。「なぜ等しいの?」と式を展開してみるのが、数学が得意になるいちばんの近道だ。

クイズ:3²+4²=5²、10²+…、21²+…、36²+… と続く仲間の式で、左はしの数は 3・10・21・36 と増えます。次の式の左はしの数は?

答えを見る

答えは 55。差が 7・11・15… と4ずつ増えるので、36+19=55 です。実際に 55²+56²+…+60²=61²+…+65² で、どちらも 19,855。左はしの数は n(2n+1) という式で表せます。

まとめ|おもしろい累乗の数を自分で見つける方法

このページで紹介した数は、どれも「たくさん計算して、ふしぎな形を探す」ことで見つかったものです。きみも次の方法で、自分だけの「おもしろい数」を探してみましょう。

  • 電卓で2乗を並べる:スマホの電卓で 11×11、111×111… や 38×38、462×462 を計算するだけでも、ピラミッドや末尾の444が自分の目で確かめられます。
  • 表計算ソフトで n² を一気に出す:A列に1〜10000を入れ、B列に「=A1^2」と書いて下までコピーすれば、1万個の2乗が一瞬で並びます。「末尾が444のものだけ」「回文のものだけ」と条件をつけて探すと、新しい発見があります。ただし表計算ソフトは15けたくらいを超えると数字が丸められるので、大きな数はプログラム(このページでは BigInt という整数の計算)で確かめます。
  • 「なぜ?」を式で考える:見つけたら、展開したり、下何けただけを考えたりして理由を探します。理由がわかると、同じ仲間が次々に見つかります。

累乗の基本は用語辞典の「指数」、平方数と平方根は「平方根」、平方数かどうかの見分け方は素因数分解の公式で確かめられます。数学の公式や用語をまとめて見たいときは数学まとめ・公式辞典・用語辞典へどうぞ。2の累乗をもっと覚えたい人は2の24乗の記事、暗算で2乗を速く出したい人は100に近い数のかけ算もおすすめです。

指さして説明するサクラちゃん

サクラちゃん

38²=1444 みたいな数、わたしも電卓で探してみる!見つけたら理由も考えてみよう。

よくある質問

プラトン数とは?

12960000(=60⁴=3600²)のことです。古代ギリシャの哲学者プラトンの『国家』第8巻に出てくる謎めいた数を、そう解釈する説があります。12960000=216×60000 で、216=6³=3³+4³+5³ です。

回文数(パリンドローム数)とは?

121 や 69696 のように、左から読んでも右から読んでも同じ数のことです。11²=121、26²=676、264²=69696、2201³=10662526601 のように、累乗が回文数になる例があります。

ナルシシスト数(アームストロング数)とは?

各けたの数字を「けた数」乗して足すと元の数にもどる数です。153=1³+5³+3³、1634=1⁴+6⁴+3⁴+4⁴ などがあり、3けたでは 153・370・371・407 の4つです。

自己同形数(オートモルフィック数)とは?

2乗しても末尾に元の数が残る数です。25²=625、76²=5776、376²=141376、9376²=87909376 などがあり、末尾が5で終わる系列と6で終わる系列が続きます。

タクシー数とは?

2つの正の整数の3乗の和として n 通りに表せる最小の数で、Ta(n) と書きます。Ta(2)=1729=1³+12³=9³+10³ が有名で、Ta(3)=87539319 です。

2の10乗はいくつ?

2¹⁰=1024 です。1000に近いので、コンピューターの世界では1キロ(K)の目安に使われます。2の累乗の一覧はこのページの表と、2の24乗の記事にまとめています。

あわせて読みたい

出典・参考

  • このページの数字は、すべてプログラム(JavaScript の BigInt による整数計算)で計算し直して確かめました(2026年10月22日)
  • 「〜だけ」「最後」と書いたものは、それぞれに書いた範囲を全部調べた結果です。その範囲の外については分かっていないこともあります

最終更新:2026年10月23日/作成:大学受験合格大作戦