第29讲数论综合

发布 2023-04-19 15:34:28 阅读 4007

内容概述。

主要是“小升初”综合素质测试中较难的数论问题.

1.任意选取9个连续的正整数,即它们的乘积为p,最小公倍数为q.我们知道,p除以q所得到的商必定是自然数,那么这个商的最大可能值是多少?

【分析与解】 将9个连续的正整数作因式分解,如果某个质数是其中至少两个分解式的因子,那么次数最高的那个方幂会包含在最小公倍数q中,而其他方幂的乘积则出现在p除以q的商中.显然这样的质数必定小于9,只可能是2,3,5或7.

记p÷q=r,则r的质因数必定取自2,3,5,7.

两个不同的7的倍数至少相差7,因此在9个连续正整数中,最多有两个数含有质因数7.当有两个数是7的倍数是,可能它们都不能被7×7整除,也可能其中一个数是7×7的倍数,而另一个不是.于是r的质因数分解式中7的幂次最高是1.

类似的分析,r中最多包含一个质因数5.

在9个连续的正整数中,恰有3个数是3的倍数,其中一个数能被9整除,而另一两个数仅能被3整除,因此r中所包含的质因数3的幂次必定为2.

在9个连续的正整数中,最多有5个数是偶数.此时,除去含有2的幂次最高的数外,其余的4的数含有质因数2最多的情形是:其中有2个仅为2的倍数,有1个是4的倍数,另一个是8的倍数.即r的质因数分解式中2的幂次最多是1+1+2+3=7.

综上所述,r的最大值是27×32×5×7=40320.事实上,对于9个连续正整数560,561,…,568,p除以q所得到的商恰是40320.

2.老师在黑板上依次写了三个数,现在进行如下的操作,每次将这三个数中的某些数加上2,其他数减去1,试问能否经过若干次这样的操作后,使得:

(1)三个数都变成12? (2)三个数变成?

【分析与解】 如果两个数都加上2,那么它们的差不变;如果两个数都减去1,那么它们的差也不变;

如果一个数加上2,一个数减去1,那么它们的差增大或减小3.所以,不管怎样,它们的差增大或减小3的倍数.也就是说,不管怎么操作,这两个数的差除以3的余数是不变的.

21与7的差除以3的余数为2;21与8的差除以3的余数为1;7与8的差除以3的余数为1.

1)三个数都变成12,那么它们的差除以3的余数都是0,显然与开始给出的三个数之间差的余数有变化,所以不满足;

2)三个数变成,它们之间差除以3的余数依次为:

23与15的差除以3的余数为2;

23与19的差除以3的余数为1;

15与19的差除以3的余数为1.也就是说与开始给出的三个数之间差的余数没变化,所以满足.

3.对于n个奇质数,如果其中任意奇数个数的和仍是质数,那么称这些数构成“奇妙数组”,而n就是这个数组的“阶数”.例如11,13,17就是“奇妙数组”,因为11,13,17和11+13+17=41都是质数.

(1)证明:“奇妙数组”的“阶数”最大值为4;

(2)对于“阶数”为4的“奇妙数组”,求这4个质数的乘积的最小值.

【分析与解】 (1)假设a、b、c、d、e能组成一个5阶“奇妙数组”,那么a、b、c、d一定可以组成一个四阶“奇妙数组”,考虑除以3的余数情况,不能存在3的数它们除以3的余数相同,并且验证只能是1,1,2,2.则e除以3不管是余0,1,2都能在这五个数中找到三个数,它们的和是3的倍数,且大于3,所以无法组成5阶“奇妙数组”.但是如97,73,4l,53满足(它们的三个数和依次为167,191,223,2ll均是质数).所以存在最大的4阶“奇妙数组”.

(2)写出所有除以3余1的质数:7,13,19,31,37,43,61,67,73,79,97;

写出所有除以3余2的质数:(2,5),11,17,23,29,41,47,53,59,71,83,89.

很容易知道2是不能含有,不然其他两个奇质数与2的和为大于2的偶数,显然不是质数,5也很容易验证不满足;

有7,13,11,23满足(和依次为47,4l,43,31).它们的乘积为7×13×11×23=23023.所以4阶“奇妙数组”的4个数最小乘积为23023.

评注:四阶的“奇妙数组”还有很多,如97,13,41,53.它们的三个数和依次为107,191,163,151均是质数.

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