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Escribir números con menos símbolos usando expresiones con poderes

Por ejemplo, se tarda 7 símbolos para escribir el número natural $n=9999999$ pero también podemos escribir con 5 símbolos como $n=10^7-1$. (Por supuesto, incluso con los más grandes exponentes que nos puede ahorrar aún más símbolos).

Otro ejemplo: $13841304697 = 7^{12}+8*3^7$. Aquí tenemos 11 símbolos vs 8 símbolos.

Vamos a denotar por $r(n)$ el mínimo número de símbolos necesarios para representar el número natural $n$ con este tipo de expresiones con la exponenciación (para un número natural), $+, -, *$$/$.

Hay todo tipo de interesantes preguntas que surgen:

  • Cómo encontrar la representación mínima? ¿Algún tipo de algoritmo voraz que se lleva a $a^b$$n$, de modo que $r(n-a^b)$ es un mínimo trabajo?

  • ¿Qué tipo de números de $n$ tienen grandes valores de $r(n)$ en relación con el número de dígitos de $n$?

  • Cómo escribir números mínimamente como este, se ahorra espacio. Para decirlo de manera formal, ¿qué podemos decir acerca de

$$\frac{\sum_{n=0}^N r(n)}{ \sum_{n=0}^N (\lfloor \log_{10}(n)\rfloor + 1) }?$$

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Jason Davies Puntos 3173

Se que la intención de restringir esta solo a base 10? Puede ser más natural para buscar en la base 2, o para mirar lo que sucede en la base b.

Tenga en cuenta que para cualquier base fija b, uno no va en promedio a hacer mucho mejor que escribir en la base b, como se puede ver a partir de un recuento argumento de cómo muchos arreglos de símbolos que uno tiene. En general, exponenciación y concatenación son difíciles de trabajar. Incluso versiones más sencillas de este problema no son bien entendidos. Ver mi comentario sobre este cuántas patas son necesarios para representar números hasta el $N$? la pregunta así como el papel que se hace referencia no.

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