【5星难度】某届IMO试题,很早以前的了,4444的4444次方。。。

2020/09/23

原题如下:
4444的4444次方,其得数记为X,X的各位数字之和记为A,A的各 位数字之和记为B,那么B的各位数字之和为多少?


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思考20分钟,
找找思路,
试探一下各种能想到的方法
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解法如下:

说到数码和,我们自然想一个数到被3整数、被9整除的性质,

即各个数码之和能被3或9整除,那么此数就能被3或9整除。


我们考虑4444除3的余数,余1

那么 4444^4444除3的余数也是1(这里应用了带余数乘法的性质)

也就是 

X =  4444^4444 = 1 (mod 3)

A是X的数码和,B是A的数码和,

设C是B的数码和,我们要求C的值

自然

C = B = A = 1 (mod 3)


第二步,考虑A的最大值

X的位数最多 4444*4 = 17776位

所以A < 17776*9 = 159984

A是一个不超过6位的数

B < 6*9 = 54

所以B最多两位

因此C < 5+9 = 14

小于14且除3余1的数有很多,1、4、7、10、13等

确定不了


第三步,我们用模9试试

C = B = A = 7 (mod 9)

C < 5+9 = 14

那么C只能等于7


原题的答案为7

解毕

【5星难度】一道数论题目 a^2-4b和b^2-4a,考验思维

2020/09/11

题目如下:

正整数a,b满足 a2-4b和b2-4a都是完全平方数,问满足条件的a,b有多少组。(如果两组数仅次序不同视为同一组)

据说是浙江某中学数学老师的招聘笔试题,有点难度。


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思考20分钟,

找找思路,

试探一下各种能想到的方法

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这属于数论题,初等数论一般应用的方法有整数除法,同余,奇偶性讨论等。
 a2-4b和b2-4a这样的形式是对称的,不妨设 a>=b
讨论:
1、如果a=b
那么a2-4a=n2
即a2-n2-4a=0,进一步
a2-n2-4a+4=4
(a-n-2)(a+n-2)=4(乘积为4,只有1*4, 2*2两种情况,分别讨论)
只有一组解 a=4,b=4

2、如果a>b
我们要思考a、b的关系,a比b大多少?

只有一个条件 a2-4b是一个完全平方数。

我们知道完全平方数有一个特点,即两个相邻的完全平方数之间没有其他完全平方数,

比如25和36之间就不会有其他数是完全平方数。

那么a2-4b和a2之间是否有其他完全平方数?

明显的,a2-4b < a2

a2-4b 会等于(a-1)2吗?

如果a2-4b = (a-1)2

化简上式得到: 2a-4b=1 

左边偶数,右边奇数,不能相等

所以 a2-4b < (a-1)2

比 (a-1)2 小的完全平方数就是(a-2)2

所以,我们可以得到

a2-4b <= (a-2)2

化简后,我们有 a - b <=1

因为a-b都是正整数

只能是 a = b + 1

代入 b2-4a= n2

(a-1)2-4a = n2

即 a2-6a+1-n2=0

(a-3-n)(a-3+n)=8

讨论 8=1*8 和 2*4这两种情况,

得到一组解,a = 6, b = 5

因此原题只有两组解,即

a=4,b=4和a=6,b=5


这道题的难点在于确定a和b的关系,同时利用完全平方数的特点,即

两个相邻的完全平方数之间没有其他完全平方数。

再回想一下,

a2-4b是个完全平方数,

a和b只能 a =b 或 a=b+1

这个结论还是很让人震撼的,

这也许就是数学的魅力把~~