质数与合数(七)
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是时候来一波真正的奥数题了!
前方高能预警,这章内容确实有可能引起不适!
我们来看看,就是小学的知识点,是怎么让99%的高中生都目瞪口呆的(保守估计)。
从1! 2! 3!……100!中去掉一个数,使得剩下的数的乘积构成一个完全平方数,请问,被去掉的数是哪个?
自然数后面跟个感叹号是一种运算,叫做阶乘,我们规定0!=1,其他自然数的阶乘就是从1开始连乘,一直乘到自己。
10!的阶乘是3628800.
所以这道题目硬做你就歇了吧。
你想一个个试,那真的是没门都没有啊。10!已经那么大了,还要把99个阶乘再乘起来。。。重复100次,找出不是完全平方数的那个,所以此路不通也。
看看,贼老师准备转弯了!
在这个题目中,关键字到底是谁?
我觉得就是完全平方数。
什么样的数是完全平方数呢?
或者说,完全平方数写出来应该是个什么样子呢?
毕竟我只要求背到前100的平方啊!
所以超过10000的数是不是完全平方数应该很难直接判断出来。
何况这么大的数字,我们肯定是不会直接运算出结果然后来判定啊。但是老贼这个问题问得有点没头没脑啊?完全平方数到底是个什么样子呢?
下面开始我的讲(hu)解(you):
我们首先随便写一个完全平方数576,它是24的平方,24分解成质因数之后是2×2×2×3,而576=2×2×2×3×2×2×2×3,我们发现,576中任何一个质因数的个数都是24中的两倍!
也就是说,完全平方数就是能写成偶数个质因数乘积的形式!
此时题目就变成了1的阶乘一直乘到100的阶乘,去掉哪个阶乘,剩下的质因数的个数都是偶数个?
题目是不是简单了很多?!
说并没有的请出去!
明明就有啊!
我们只要把这些数凑成平方看看嘛!
1!×2!……100!=某数的平方乘上某个阶乘,那么我们能不能把平方先凑出来?
怎么凑?
100!和99!有什么关系?100!=99!×100,所以100!×99!=(99!)^2×100
于是,这个庞大的数我们可以扔掉所有的奇数阶乘对了,只剩下2×4×6……100这50个数的乘积了。
有没有可能从这个数里筛选出一个完全平方和阶乘的乘积呢?
我们又发现,这50个数都是偶数啊,于是我们把2都提取出来,就变成了2^50×1×2×……50=2^50×50!
所以该被扔掉的数就是50!.
当然,这道题出题人还算比较有良心的。
我们发现,这个数如果不是以100的阶乘结尾,任何一个以(4n)!结尾的数,都可以出这个题目,答案就是去掉(2n)!.
所以,题目想要出的难一些,方法实在是太多了。我一直强调,题目是做不完的,一定要抓住实质,而不是单单记住一个解法,那样的话不是王道。
或者这个题目我们也可以从几个小一点的数试验一下,从改变结尾的数为3!,4!,5!,我们发现,只有4!的时候我们可以删掉2!,那样的话变成3!×4!=144是完全平方,从而猜测是不是去掉(2n)!时候满足题意,这也是一种非常棒的猜测思路!
我们来看今天的习题:已知对任意的正整数n,我们都有公式:
求分数:
成最简分数后的分母是多少?
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