\(\beta-1\) composto

Consideremos agora um natural composto \(\beta\) tal que \(\beta - 1\) também é composto. Neste caso, há outras fracções canceláveis além das obtidas pelo processo descrito na secção anterior. De facto, veja-se a tabela e o gráfico seguintes que indicam, para alguns valores de \(\beta\), o número total \(\mathcal{N}(\beta)\) de fracções não triviais canceláveis na base \(\beta\) e as suas recíprocas:

\(\beta\) \(\beta-1\) \(\sharp\,\{d\in \mathbb{N}: 1<d<\beta;\, d\,|\,\beta\}\) \(\mathcal{N}(\beta)\)
\(9\) \(8\) \(1\) \(4\)
\(10\) \(9\) \(2\) \(8\)
\(15\) \(14\) \(2\) \(12\)
\(16\) \(15\) \(3\) \(14\)
\(21\) \(20\) \(2\) \(20\)
\(22\) \(21\) \(2\) \(12\)
\(25\) \(24\) \(1\) \(12\)
\(\vdots\) \(\vdots\) \(\vdots\) \(\vdots\)
\(36\) \(35\) \(7\) \(42\)
\(49\) \(48\) \(1\) \(20\)
\(64\) \(63\) \(5\) \(42\)
\(100\) \(99\) \(7\) \(74\)


Fixemos um natural \(\beta\) composto tal que \(\beta -1\) também é composto. Comecemos por observar que, se \(\beta\) for um natural par, podemos considerar divisores ímpares \(1<D_1<\beta-1\) e \(1<D_2<\beta-1 \) de \(\beta -1\) tais que \(\beta - 1 = D_1 D_2\). Então os algarismos na base \(\beta\) definidos por \[ a=\frac{\beta}{2}, \quad b=\frac{D_2+1}{2}, \quad c=\frac{D_1(D_2+1)}{2}\] formam uma fracção \(\frac{ca}{bc}\) cancelável e \[c=\frac{D_1(D_2+1)}{2} = \frac{D_1D_2 + D_1}{2} = \frac{\beta -1 + D_1}{2} < \frac{\beta -1 + \beta -1}{2}=\beta -1.\] E note-se que, se \(D_1 \neq D_2\), podemos analogamente formar a fracção \(\frac{\hat{c}\,a}{\hat{b}\,\hat{c}}\), onde \[\hat{b}=\frac{D_1+1}{2} \quad \text{e} \quad \hat{c}=\frac{(D_1 + 1)D_2}{2}\] obtendo-se nova fracção cancelável.

Por exemplo, para \(\beta = 16\) já conhecemos, da secção anterior, três fracções canceláveis (nomeadamente, \(\frac{15\,\,\,14}{7\,\,\, 15}\), \(\frac{15\,\,\,12}{3\,\,\, 15}\) e \(\frac{15\,\,\,8}{1\,\,\, 15}\)). Uma vez que \(\beta - 1=3 \times 5\), se \(D_1=3\) e \(D_2=5\), agora encontramos mais duas fracções canceláveis \[\frac{98}{39} \quad \text{e} \quad \frac{10 \,\,8}{2 \,\,10}\] (e as correspondentes recíprocas). E, como a última fracção desta lista tem algarismos pares, também é cancelável na base \(16\) a fracção \(\frac{54}{15}\).