316 : 10進小数展開に現れる数字

p=p1p2p3p = p_1\, p_2\, p_3 \dotsを、{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}\{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9\}から等確率で選んだランダムな数字からなる無限の数字列とする。 ppは実数0.p1p2p30.p_1 \, p_2 \, p_3 \dotsに対応することが分かる。 また、区間[0,1)[0,1)からランダムに実数を選ぶことは、{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}\{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9\}から等確率で選んだランダムな数字からなる無限数字列を選ぶことと等価であることが分かる。

任意のdd桁の正の整数nnに対して、pk,pk+1,,pk+d1p_k, p_{k+1}, \dots ,p_{k+d-1}nnの十進表記と同じ順序で一致するような最小の添字をkkとする。 また、g(n)g(n)kkの期待値とする。g(n)g(n)は常に有限であり、面白いことに、常に整数であることが示せる。

たとえば、n=535n = 535なら、 p=31415926535897p = 31415926\underline{535}897\dotsに対してk=9k = 9である。 p=355287143650049560000490848764084685354p = 35528714365004956000049084876408468\underline{535}4\dotsに対してk=36k = 36である。 他も同様にしてg(535)=1008g(535) = 1008となることが分かる。

n=2999g(106n)=27280188\displaystyle \sum_{n=2}^{999} \, g \Big ( \Big \lfloor \frac{10^6}{n} \Big \rfloor \Big ) = 27280188である。n=2999999g(1016n)\displaystyle \sum_{n=2}^{999999} \, g \Big ( \Big \lfloor \frac{10^{16}}{n} \Big \rfloor \Big )を求めよ。

注: \lfloor \cdot \rfloorは床関数を表す。

最終更新