Стол находок утерянных чисел

— Теорема Ферма, — повторила девочка. — Красиво! Но почему же большая? Разве есть ещё и малая?

— Представь себе, есть, — сказал я. — Вот она, под портретом знаменитого француза. Смысл её очень прост: если какое-нибудь натуральное число возвести в степень простого числа и вычесть затем основание, то разность всегда делится на это простое число, то есть на показатель степени.

— Если это и просто, то не для меня, — вздохнула девочка.

— На словах, — возразил я. — А на примере не так страшен чёрт, как его малюют. Возьмём число 4, возведём его в степень простого числа — ну, хотя бы в третью. Получим число 64 (4³ = 64). Теперь вычтем из этого числа основание степени, то есть число 4. Получим 60. А 60 как раз и делится на показатель степени, то есть на 3. И получается при этом 20.

— Говорят, когда Ферма доказал эту теорему, — вмешался Главный терятель, — он воскликнул: «Меня озарило ярким светом!» Впрочем… впрочем, может, это воскликнул кто-нибудь другой?

— Нет-нет, — поспешно заверил я, — эти слова приписывают именно Ферма. И то сказать, такие теоремы не всякий день приходят в голову, несмотря на всю их видимую простоту. Недаром говорят: всё великое просто. И недаром малая теорема Ферма занимает такое большое место в науке о числах…

Я хотел продолжать, но девочку отвлекла витрина, отведённая математическим рядам.

— Что за ряды такие? — удивилась она. — Прямо как на рынке! Цветочный, молочный, мясной…

— На рынке ряды торговые, — возразил я, — а в математике числовые. И может их быть бесконечное множество. Потому что числовой ряд — это любая последовательность чисел. Скажем, 3, 25, 48, 364. Или: 8, 12, 93, 165, 482. Хоть это и не значит, что любой числовой ряд интересен с точки зрения математики. Математические ряды всегда строятся по какому-нибудь правилу. Один по такому, другой — по этакому. Напридумать таких правил можно сколько угодно. Куда труднее разгадать, по какому правилу ряд строили…

— Да-да, это вы верно заметили, — согласился Главный терятель. — Недавно в детском математическом журнале напечатали один числовой ряд, так я над ним целую неделю бился…

— И как, добились? — ехидно поинтересовалась девочка.

— Представь себе, да, — с гордостью ответил он.

— Интересно бы взглянуть, — полюбопытствовал я.

— Сделайте одолжение, — сказал Главный терятель. — Ряд был такой: 0, 4, 18, 48, 100, 180. А образуется он так: первое его число 0 есть 1²х0. Второе — это 2²х1. Третье — 3²х2. Четвёртое — 4²хЗ. И так далее. Иначе говоря, каждое число этого ряда равно квадрату последовательного натурального числа (начиная с единицы), умноженному на предыдущее число. Если, конечно, условно считать нуль натуральным числом, — поспешно добавил он.

— Поздравляю, — сказал я. — Закономерность этого ряда не так уж проста. Но недавно мне пришло в голову, как можно продолжить числовой ряд, его закономерности не зная.

— Счастливец, — позавидовал Главный терятель. — Хотел бы я быть на вашем месте.

— Нет ничего проще, — заверил я. — Хотя, конечно, способ мой не универсален. Он годится лишь в определённых случаях, о которых сейчас благоразумнее не распространяться…

— Ясно, — съязвила девочка, — для нас с Пусей это рановато.

— Вот именно, — подтвердил я и, вырвав листок из блокнота, написал на нём ряд чисел. — Недавно мне пришло в голову, что продолжить числовой ряд легко с помощью серии вычитаний, до тех пор вычитая из последующих чисел предыдущие, пока разность их не окажется одинаковой…

— То есть как — одинаковой? — не понял Главный терятель.

— А вот так, — сказал я. — Вот вам ряд чисел: 9, 18, 31, 48, 69. Между прочим, числа ряда называются членами. Так вот, вычитая из второго члена первый, из третьего — второй, из четвёртого — третий, из пятого — четвёртый, получаем новый, второй ряд: 9, 13, 17, 21. Повторив ту же операцию со вторым рядом, получаем третий, состоящий из одних четвёрок.

Совершенно очевидно, что продолжить второй ряд можно, прибавив к последнему члену (21) число 4. При этом получим 25. И так же очевидно, что получить следующий член первого ряда (9, 18, 31, 48, 69) можно, прибавив 25 к числу 69.

— А дальше? — понукала девочка.

— Дальше и младенцу ясно, что к каждому последующему члену второго ряда надо прибавлять четвёрку, чтобы получить разность между двумя последующими членами первого ряда. Стало быть, вслед за числом 69 должно стоять 94 (69+25=94), а за числом 94 идёт 123, так как разность в этом случае уже 25+4, то есть 29. Ну и так далее…

— Как интересно! — обрадовалась девочка. — Сейчас мы ваш способ испробуем на практике.

— Это каким же образом? — спросил я.

— Обыкновенным. Возьмём любой ряд чисел…

— Но я же предупреждал, что любой ряд не годится, — возразил я. — Тут нужен ряд определённого типа…

— Выходит, вы знали, какого типа этот?! — возмутилась девочка.

— Конечно, знал, — засмеялся я. — И какого он типа, и по какому закону построен. Но разве в том суть? Суть в том, что, и не зная закона построения, я мог бы продолжить ряд этим способом. А теперь вот и тебя научил. И Главного терятеля…

— Были бы подходящие примеры, — деликатно намекнул тот.

— За примерами дело не станет, — пообещал я. — Для начала возьмите хоть тот ряд из детского журнала: 0, 4, 18, 48, 100, 180. А потом и другой: 4, 9, 16, 25, 36, 49…

Наготове у меня было ещё несколько рядов, но продиктовать их не удалось: где-то по соседству послышался стук. Пуся навострил свои и без того острые ушки. Мы тоже насторожились.

— Если б мы не были в музее, я бы сказал, что тут рядом бильярд, — заявил Главный терятель.

— Ну да? — обрадовалась девочка. — Хорошо бы на самом деле!

БИЛЬЯРД ПО-ЭНЭМСКИ

Как ни странно, в соседнем зале действительно помещался бильярд. На его ярко-зелёном поле белели перенумерованные костяные шары. Правда, их было много больше обычного. Перед тем как начать партию, игроки выкладывали из них разные геометрические фигуры, а потом убирали со стола лишнее и приступали к игре.

Мне не пришлось долго думать, чтобы понять, в чём дело.

Бильярд — очень удобное место для игры в фигурные числа. А фигурными числами занимались многие прославленные математики. Вот почему устроители музея сочли возможным отвести один зал под бильярдную.

Девочка о фигурных числах до того дня и слыхом не слыхала. Сперва она расхохоталась, а потом заявила, что у чисел фигур не бывает. Ведь они же не люди!

— Конечно, не люди, — согласился я. — Число — понятие воображаемое. Но из чисел можно выкладывать разные геометрические фигуры.

Тут как раз бильярд освободился. Я придвинул к себе горку шаров и выстроил их в одну линию по порядку номеров: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 и так далее. Затем положил на середину стола шар номер 1 и пристроил под ним два других под номерами 2 и 3. Получился небольшой равносторонний треугольник, состоящий как бы из двух строк. В первой строке — один шар, во второй — два.