Dat het verschil tussen de twee telefoonnummers altijd een veelvoud van negen is, kun je als volgt aantonen:
De waarde van een cijfer in een getal wordt bepaald door zijn positie. Neem bijvoorbeeld het getal 372: de 3 in 372 vertegenwoordigt de waarde 300, de 7 de waarde 70 en de 2 waarde 2.
Het getal 372 is dus opgebouwd uit drie 100-tallen, zeven 10-tallen en twee 1-tallen:
300 = 3 * 100 = 3 * 10^2 (10^2 betekent 10 tot de macht 2)
70 = 7 * 10 = 7 * 10^1
2 = 1 * 1 = 1 * 10^0
Stel je hebt twee telefoonnummers, X en Y. Voor het gemak heb ik even telefoonnummers met slechts drie cijfers genomen, maar met zes werkt het hetzelfde:
X=abc en Y=bca. X en Y bestaan dus uit dezelfde cijfers a, b en c, alleen in een andere volgorde.
X=abc ofwel X heeft als waarde: a * 100 + b * 10 + c * 1
Anders genoteerd: X = a * 10^2 + b * 10^1 + c * 10^0
Y=bca ofwel Y heeft als waarde: b * 100 + c * 10 + a * 1
Anders genoteerd: Y = b * 10^2 + c * 10^1 + a * 10^0
Stel: het verschil tussen de twee nummers is Z, Z=X-Y
Dan geldt:
Z = (a * 100 + b * 10 + c * 1) - (b*100 + c*10 + a*1)
Anders genoteerd:
Z = (a * 10^2 + b * 10^1 + c * 10^0) - (b * 10^2 + c * 10^1 + a * 10^0)
Wanneer je dit verder uitwerkt krijg je het volgende resultaat:
Z = a * (10^2 - 10^0) + b * (10^1 - 10^2) + c * (10^0 - 10^1)
Als zowel (10^2 - 10^0) als (10^1 - 10^2) en (10^0 - 10^1) veelvouden van 9 zijn, dan is Z dat ook, en dan is Z dus deelbaar door 9.
Je kunt als volgt aantonen dat het verschil tussen twee machten van 10 altijd een veelvoud van 9 is:
Neem twee machten van 10: 10^n en 10^m, waarbij n en m natuurlijke getallen zijn, en voor het gemak is n groter dan m, en stel k= n-m
10^n - 10^m = 10^m*(10^(n-m) - 1) = 10^m*(10^k - 1)
Nu moeten we aantonen dat (10^k - 1) een veelvoud van 9 is.
10^1 - 1 = 10 - 1 = 9
10^2 - 1 = 100 - 1 = 99
10^3 - 1 = 1000 - 1 = 999
9, 99 en 999 zijn stuk voor stuk veelvouden van 9. Er lijkt een zekere regelmaat in te zitten, maar geldt die voor elke macht van 10, ofwel voor elk willekeurig getal k in (10^k - 1) ?
Stel dat (10^k - 1) een veelvoud van 9 is. Kun je dan aantonen dat dat voor k+1 ook geldt? Voor k=1, k=2, k=3 weten we al dat het klopt.
10^1 - 1 = 9 = 9 * 1 = 9 * (10^0)
10^2 - 1 = 99 = 9 * 10 + 9 * 1 = 9 * (10 + 1) = 9 * (10^1 + 10^0)
10^3 - 1 = 999 = 9 * 100 + 9 * 10 + 9 * 1 = 9 * (100+10+1)= 9 * (10^2+10^1 + 10^0)
Stel: 10^k - 1 = 9 * (10^(k-1) + 10^(k-2) + ... + 10^1 + 10^0)
Dan geldt:
10^k = 9 * (10^(k-1) + 10^(k-2) + ... + 10^1 + 10^0) +1
10 * 10^k = 10 * (9 * (10^(k-1) + 10^(k-2) + ... + 10^1 + 10^0) +1)
10 * 10^k = 10 * 9 * (10^(k-1) + 10^(k-2) + ... + 10^1 + 10^0) +10
10^(k+1) = 9 * (10^k + 10^(k-1) + ... + 10^2 + 10^1) + 10
10^(k+1) - 1 = 9 * (10^k + 10^(k-1) + ... + 10^2 + 10^1) + 9
En dus voor k+1:
10^(k+1) - 1 = 9 * (10^k + 10^(k-1) + ... + 10^2 + 10^1 + 10^0)
Ofwel: ook voor k+1 geldt: (10^(k+1) - 1) is een veelvoud van 9, hetgeen je wilde bewijzen.
Voor elke macht van 10 geldt dus dat deze macht min 1 een veelvoud van 9 is, en dus ook dat het verschil tussen twee machten van 10 een veelvoud van 9 is. Daarmee is aangetoond dat Z een veelvoud van 9 is.
Dus als Z het verschil is tussen twee telefoonnummers met dezelfde cijfers maar in een ander volgorde, dan is dat verschil deelbaar door 9 en dus zijn de losse cijfers van Z bij elkaar opgeteld een veelvoud van 9. Laat je één cijfer weg bij het optellen van de losse cijfers van Z, dan is de som minder dan een veelvoud van 9 en kun je bepalen wat het weggelaten cijfer was: de som aangevuld tot een veelvoud van 9.