<HTML>
<HEAD>
<TITLE>RE: [math-fun] Sum of last ten digits</TITLE>
</HEAD>
<BODY>
<FONT FACE="Courier, Courier New"><SPAN STYLE='font-size:16.0px'><BR>
Hi all,<BR>
<BR>
Concerning Loops of Angelini's algorithm "Sum of last s digits" in base 10, for s=7 Michaël Beeler found that ALL 9,999,999 beginning states fall in the SAME loop (lenght 461). <BR>
<BR>
<BR>
<FONT COLOR="#0000FD">> Michele Dondi wrote: <BR>
it may be interesting to investigate whether there are equivalent ones for other bases and then a mathematically interesting sequence may be found.<BR>
</FONT><BR>
Indeed, that was the idea when Mike Beeler computed this (posted the 9th december).<BR>
<BR>
<FONT COLOR="#7E0000">---------------------<BR>
(All of these start with s-1 zeros followed by a one.)<BR>
<BR>
     s=2 s=3 s=4 s=5 s=6 s=7  s=8   s=9  s=10<BR>
b=2    3   3   1   3   2   1    1     1     5<BR>
b=3    4   4   3   7   5   4   14    16    20<BR>
b=4    3   3   4  42  13  36    1     5    58<BR>
b=5    5   5   1  43   4  46    5    10    34<BR>
b=6    3  12  15 110  31 154  406     5   197<BR>
b=7    4   9   6  34  13  33   26  1440   104<BR>
b=8    6   6  45  84  41 249  171  6458  2801<BR>
b=9    9  30  14  52  16  74   20 14654    24<BR>
b=10   8   4  50 171  14 461   78 12203   312<BR>
b=11   4  14  30  10  36 332  666 16294  4686<BR>
b=12   5  10  26 116  39 603  120  6750 16105<BR>
b=13   7   9  61  57   9 263  130 13536   312<BR>
b=14   8  30  41  70  83 466   84 20008 16578<BR>
b=15  11  15   8 209  31 249 1010 31320 16806<BR>
b=16   9  12  54 224  25 666  312 19107 26294<BR>
<BR>
         s=11    s=12     s=13    s=14     s=15     s=16<BR>
b=2         6       5        7       7        5        6<BR>
b=3         1       1       11       6        6        8<BR>
b=4         5       6        7     161        8       70<BR>
b=5         6      12      374      12      409        7<BR>
b=6       101     396        7     937      311      968<BR>
b=7        36     249      753     235     1478      794<BR>
b=8       687      88      676      35     3129     2533<BR>
b=9      2211      28       28      32       32     1093<BR>
b=10   318880    2184    57725    5804     1401     9722<BR>
b=11   220110    1456  3666650   99291        8    69188<BR>
b=12     9076  354312   576360  161050  1044670    26256<BR>
b=13   188448     728 23487352    1456 21972045      720<BR>
b=14  1541063    9520   226440   10248 55702156 62748516<BR>
b=15  1396913    2394  3281355 1098056 10309491    13680<BR>
b=16  1013143    1456    28640  852852 24039416   976560<BR>
<BR>
(Thanks to Bill Gosper for the loop detector in HAKMEM item 132.)<BR>
<BR>
A new large tail-to-loop ratio, for s=15, b=11, is<BR>
33668/8 = 4208.5.  The loop is 99, 99, 99, 99, 104,<BR>
99, 99, a3 (base 11; a=ten).<BR>
<BR>
The loop lengths that occur above look rather random,<BR>
getting sparser as they get larger, except for 5 values:<BR>
<BR>
loop length =  171 for s,b =  5,10 and  8,8<BR>
loop length =  249 for s,b =  7,8  and  7,15 and 12,7<BR>
loop length =  312 for s,b =  8,16 and 10,10 and 10,13<BR>
loop length =  666 for s,b =  7,16 and  8,11<BR>
loop length = 1456 for s,b = 12,11 and 12,16 and 14,13<BR>
<BR>
Are these replications mere coincidence?  Or is there a simple<BR>
mapping of the structure between loops of the same length?<BR>
<BR>
-- Mike<BR>
 <BR>
</FONT>--------------------------<BR>
<BR>
<FONT COLOR="#007E00"><BR>
</FONT> <BR>
<FONT COLOR="#0000FD">> Michele Dondi wrote:<BR>
> Since you write "first term" in quotes yourself, you must be aware that <BR>
> almost by definition, in a loop there's not a "first term". <BR>
</FONT><BR>
Yes, my quotes did replace the fuzziness of two points of view taken together: for one unique loop with one entry, <first term> makes sense; for many entries, not anymore! although each of them is a <first term of the loop>, from the point of view of each starting point! My short cut of langage (for any common term between the cycle and a path leading to it) should have better been replaced by <entry>.<BR>
<BR>
<BR>
<FONT COLOR="#0000FD">> Personally I think that the entry point into the loop may not be that relevant after all.<BR>
</FONT><BR>
Who knows! It's a supposition. At this stage of the exploration, I would check the entries before to conclude about their relevancy (relevancy in terms of identity or of distribution along the loop): the unique cycle (with s=7) doesn't have boundaries but does its basin of attraction have valleys forcing trajectories from different starting points to converge and enter the cycle through specific entries? <BR>
<BR>
And what is really the system we try to render visible after all?! What is it's nature regarding the concept of number? A starting point is not a point but a succession of s digits: < a b c d e f g...>, < ab cd ef g...>, < ab cdefg...> etc, i.e. all the 2^(s-1) compositions (ordered partitions) of s digits. Any entry in our loop s=7 is linked to at least 64 different strings of numbers/digits, or a multiple of it... <BR>
<BR>
<BR>
Does it makes sense to reduce this variability inherent in the algorithm, connecting a <string of numbers> to <numbers>? How?! <BR>
<BR>
[I tried s=? as a variable linked to the lenght of the beginning number: "s = sum of last m digits", with m = the number of digits of the beginning number. But it leads to some strange situation, I don't know what to think about it:<BR>
<BR>
Numbers from 0 to 9 are obviously fixed points. <BR>
But they are also the second step of a lot of longer numbers (of the form ijk... with i+j+k+... < = 9 ) to which ad hoc algorithms have to be applied, leading, them, to different loops! [cf. 2nd Table]. So one digit numbers are at the same time fixed points and not! <BR>
To be AND not to be is that a question? Let's ask to quantum physicists!]<BR>
 <BR>
<BR>
Michaël's 2nd table (cf. a preceding mail 17 dec):<BR>
<BR>
  [base 10, nine starting points, s=2 to 16] <BR>
<FONT COLOR="#7E0000">        s=2 s=3 s=4 s=5 s=6 s=7 s=8   s=9 s=10<BR>
digit=1   8   4  50 171  14 461  78 12203  312<BR>
digit=2   8  10  50 171  39 461  78 12203  312<BR>
digit=3   8  10  12 171  13 461  26 12203  104<BR>
digit=4   8   4  50 171  39 461  78 12203  312<BR>
digit=5   8   4  50  63  39 461  78 12203  312<BR>
digit=6   8  10  12 171  69 461  26 12203  104<BR>
digit=7   3  15  50 171  69 461  78 12203  312<BR>
digit=8   8   4  50 171  39 461  78 12203  312<BR>
digit=9   8  10   1 171   1 461   1 12203    1<BR>
<BR>
           s=11  s=12   s=13  s=14  s=15  s=16<BR>
digit=1  318880  2184  57725  5804  1401  9722<BR>
digit=2  318880  2184  57725  5804  1401  3251<BR>
digit=3  318880   728  57725  5804  6698  9722<BR>
digit=4  318880  2184  57725  5804  1401  3251<BR>
digit=5  318880  2184  57725  5804  6698  9722<BR>
digit=6  318880   728  57725  5804  6698  9722<BR>
digit=7  318880  2184  57725  5804  6698  5091<BR>
digit=8  318880  2184  57725  5804  1401  9722<BR>
digit=9  318880     1  57725     1  6698     1<BR>
</FONT><BR>
<BR>
<BR>
Anyway, what are the boundaries between the basins of attraction of these loops? And what is their nature? Does the sets of the chains-of-numbers of the boundaries (if any) have fractal properties (as usual in chaotic systems)? Are there some numbers leading nowhere?<BR>
<BR>
<BR>
<BR>
<FONT COLOR="#0000FD">> Have you considered trying the opposite path? That is, you _do_ what the <BR>
> loop is like, don't you? Well, then for all of its entries try to devise <BR>
> the inverse image, i.e. where they do come from: the previous entry of the <BR>
> loop must be in it, of course; <BR>
</FONT><BR>
Are you sure it's so evident?<BR>
<BR>
<FONT COLOR="#0000FD">> is it its only member? At least for one <BR>
> element of the loop this must not be the case, but it all boils down to: <BR>
> for how many of them this is not the case?<BR>
</FONT><BR>
I think the answer is none, since all cases s=7 have been tested, and all are leading into the loop (but I'm not shure I understand well your point).<BR>
<BR>
<BR>
Thanx for your interest and suggestions. I transmit to Michaël Beeler and friends.<BR>
<BR>
<BR>
Alexandre<BR>
<BR>
--------------------------------<BR>
"Sometimes I think the surest sign that intelligent life exists<BR>
elsewhere in the universe is that none of it has tried to contact us."<BR>
-- Bill  Watterson.<BR>
<BR>
<BR>
<BR>
</SPAN></FONT>
</BODY>
</HTML>