Los números n se expresan como 1000a+100b+10a+b=10a(100+1)+b(100+1)=101(10a+b), donde a,b son dígitos distintos de cero (de otra manera el producto de sus cifras es cero). Pero el producto de sus cifras es (ab)2 y es un factor de n2. Es decir, ab divide a n=101(10a+b). Por tanto, a divide a 10a+b (puesto que no podría dividir a un primo) y b divide a 10a+b (por ser 101 primo).
De "a divide a 10a+b" se concluye que a divide a b. Y de "b divide a 10a+b" se concluye que b divide a 10a. (a divide a b porque a divide a 10a+b y b divide a 10a porque b divide a 10a+b). De aquí que 10a es múltiplo de b y b es múltiplo de a (en símbolos: a|b|10a).
Simbólicamente, esto se expresa como b=ra,10a+b=sb. Sustituyendo la primera en la segunda se obtiene: 10a+rb=sra, o 10=r(s−1). Y surgen los siguientes casos: r=1,s=9;r=2,s=6;r=5,s=1. (Se descarta r=10,s=0 por razones obvias.) En resumen, se tienen tres casos: a=b,2a=b,5a=b.
Caso 1: Si a=b entonces n=101(11a) y el producto de sus cifras es a4, el cual es un factor de n2=1012(11)2(a2). De aquí que a|11, y la única posibilidad des que a=1. (Con la solución 1111.)
Caso 2: Si b=2a entonces n=101(12a) y el producto de sus cifras es 4a4, el cual es un factor de n2=1012(12)2a2. De aquí que a2 divide a 36, es decir, a divide a 6. Entonces a es 1,2,3, o 6, y los valores correspondientes de b son 2,4,6 (el 12 no es dígito). Las soluciones correspondientes son: 1212,2424,3636.
Caso3: Si b=5a entonces n=101(15a) y el producto de sus cifras es 25a4. Se sigue que a divide a 3. Así, a=1 o a=3 (y b=5,b=15). La única solución en este caso es 1515.
En resumen, los números buscados son 111, 1212,2424,3636,1515.