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趣味数学:两数之积与两数之和相加

趣味数学:两数之积与两数之和相加

作者: 易水樵 | 来源:发表于2022-07-13 23:28 被阅读0次

    问题

    1100100 个自然数中共有多少个数能表示成 mn+m+nm,n 是正整数)形式的数?


    【解析】

    Q(m,n)=mn+m+n,

    Q(a,b)=Q(b,a),

    具体说来,有 Q(1,2)=Q(2,1), Q(3,5)=Q(5,5), \cdots

    设想我们制作一张表格,那这张表格是对称的;

    因此,我们可以集中精力考虑 n \geqslant m 的情况。

    先考虑一种特殊情况 m=n

    Q(n,n)=n^2+2n

    Q(1,1)=3

    Q(2,2)=8

    Q(3,3)=15

    Q(4,4)=24

    Q(5,5)=35

    Q(6,6)=48

    Q(7,7)=63

    Q(8,8)=80

    Q(9,9)=99

    Q(10,10)=120

    显然,10 以上就不需要再考虑。

    Q(m,n)=(m+1) n + m,

    Q(1,n)=2n+1

    Q(2,n)=3n+2

    Q(3,n)=4n+3

    Q(4,n)=5n+4

    \cdots

    Q(8,n)=9n+8

    Q(9,n)=10n+9

    Q(1,n) 的值对应以下数列:3,5,7,\cdots,99 ;

    这是 100 以内,除 1 以外的奇数;

    所以,除了 1 以外,100 以内的奇数都可以用 Q(m,n) 来表示。

    m 为奇数,Q(m,n) 一定是奇数,已经包含在 Q(1,n) 中。

    因此,以下只讨论偶数,只讨论 m,n 均为偶数的情况。


    Q(2,n)=3n+2

    Q(4,n)=5n+4

    Q(6,n)=7n+6

    Q(8,n)=9n+8


    这几个数列的规律性并不是很强。好在 100 以内的偶数只有 50 个,参考「筛法求素数」,我们可以画出一张 5\times10 的表格,然后把以上四个公式能够表示的数找出来。

    1+2\times3+3\times6=25

    从表格可以看出,100 以内的偶数中,有 25 个可以用 Q(m,n) 表示;

    在前面我们已经知道,100 以内的奇数中,1 不能表示,其他 49 个都可以;

    综上所述,在 1100100 个自然数中共有 74 个数能表示成 mn+m+nm,n 是正整数)形式.


    【提炼与提高】

    这是一个优秀的小学竞赛题。其特点如下:

    1)解答本题所需要的知识都在小学范围内;

    2)没有固定的套路可用;

    3)可以借鉴求素数的「筛法」;


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