Se conoce como constante de Kaprekar (en honor al matemáticoD. R. Kaprekar) al punto fijo de la aplicación iterativa de la denominada Operación de Kaprekar,[1][2] que consiste en calcular la diferencia entre un número cualquiera con sus dígitos ordenados de mayor a menor y dicho número con el orden de sus dígitos de menor a mayor.
La constante de Kaprekar más conocida es el 6174, que ocurre cuando el número inicial de la operación de Kaprekar tiene cuatro dígitos y está en base 10. Por ejemplo, con el número 2435:
Se comienza con el número .
Se ordenan sus dígitos en orden descendente: .
Se ordenan sus dígitos en orden ascendente: .
Se resta el número ascendente al número descendente: .
Se repite el proceso con el resultado obtenido: .
Se continúa repitiendo el proceso: .
Una vez que se llega a 6174, la operación se detiene: .
Como aplicar la operación de Kaprekar a 6174 da 6174, ese número es un punto fijo; y por tanto, una constante de Kaprekar
El cero es una constante de Kaprekar trivial para todos los casos, debido a que . Lógicamente, si el número que se selecciona tiene todas sus cifras iguales, llevará a la constante trivial.
Créese un nuevo número ordenando las cifras de en orden descendente; y un nuevo número , con el orden de sus cifras ascendente.
Repítase el paso anterior con el resultado de
La secuencia creada por los números obtenidos se llama secuencia de Kaprekar, y la operación de Kaprekar se puede expresar como . Los números que, al aplicar la operación, resultan en sí mismos son las constantes de Kaprekar.
Nótese que la suma de los dígitos y es igual, y por tanto tienen el mismo resto Módulo. Por tanto, todo número en base que se obtiene como resultado de la operación de Kaprekar es múltiplo de .
Base 10
Números de cuatro dígitos
En 1949 D.R. Kaprekar descubrió que si se aplica el proceso descrito anteriormente a números de cuatro dígitos en base diez, la secuencia converge a 6174 en como máximo siete iteraciones si se retienen los ceros.[4][5] (excluyendo los números con sus cuatro dígitos iguales, porque llevan a la constante trivial, el 0).
En la formulación original se retienen los ceros, pero si no se retienen, hay 77 números que convergen a cero, por ejemplo el 2111:[6]
Descartando los ceros
Reteniendo los ceros
Números de tres dígitos
Análogamente al caso de cuatro dígitos, la secuencia siempre convergerá a un valor, en este caso al 495 (la constante de Kaprekar de tres dígitos en base 10),[5] salvo los números con tres cifras iguales que convergerán a la constante trivial.
Números con otra cantidad de dígitos
En números con cantidades de dígitos distintas de tres y cuatro, la rutina podrá converger dependiendo del valor inicial a una constante o a varias; y podrá converger también a uno o varios ciclos (por ejemplo, con números de diez dígitos existe el ciclo 8655264432 → 6431088654 → 8732087622 → 8655264432).[5]
El número de ciclos incrementa rápidamente cuando el número de dígitos iniciales aumenta. La mayoría de ciclos tienen tres números: por ejemplo, con números de 20 cifras en base 10, de los 96 ciclos que se crean, 94 son de tres números.
Los números con una cantidad de dígitos impar tendrán menos constantes y ciclos que los números con una cantidad de dígitos par.[7][8]
Constantes y ciclos de Kaprekar por bases y número de dígitos iniciales
Para expresar números en bases mayores que base 10, se emplean las letras A−F para dígitos entre 11 y 16.
Base
Número de dígitos
Constantes de Kaprekar no triviales (excluyendo el cero)