第29讲 数论综合4

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1、第29讲数论综合4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

2、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+

3、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21、7、8，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23、15、19？【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

4、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23、15、19，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

5、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

6、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，

7、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．