利用因数分解巧解数谜问题

【摘要】本文介绍了用因数分解巧解数谜问题的两个例子.

【关键词】数谜;因数分解

数的魅力出奇大,使得数论在很早之前便成为数学家和学习数学的人所钟爱的学科,很多关于数字的游戏遂流传下来,一些上升为理论,一些则演变为考题.数谜是数学竞赛中长盛不衰的题材之一.

数字在生活中无处不在,很多数学家都表现出他们对数字的热爱.数学家哈代(G.H.Hardy)在去医院看望他的学生——印度数学家玛努金时,为了打开话题,哈代说:今天乘坐的出租车号码1729是一个无趣的数字.玛努金说:不,它是一个很有意义的数字,它是能用两种不同的方法表示成立方和的最小数.这个关于数字的小游戏,希望可以引起大家对数字的兴趣,对数字的研究.

数是所有平民百姓都能看得懂的东西,数字问题,题目大家都可以明白,但是解决数字问题的内涵却是非常大的,著名的费马猜想就是关于数字的问题.

数谜,是谜底为某些数字或数的谜,即数学问题以猜谜的形式出现,因此十分有趣,容易引起大家思考.一般解数迷问题会用到“穷举法”、“逐步推算法”、“解方程法”、“解不等式法”.本文介绍的是一种比较特殊的方法,对于一些特别的数,可以利用因数分解方法,为解决数谜问题带来极大的便利.

下面是“希望杯”竞赛中的一道题目.

例1 有两个两位数,它们的差是个位数字与十位数字相同的两位数,它们的积是个、十、百位上数字相同的三位数,求这两个两位数.

分析 一看到此题,设这两个两位数为x,y,则x+y=AA(AA代表个位与十位数字相同的两位数),x×y=BBB,由于所求未知数是两位数,涉及数字少,大多数人会设这两个两位数分别为10a+b,10c+d,然后想办法求出a,b,c,d.这样做下去,运算容易出错,且不易求出a,b,c,d.如果换一个角度想一想,从等式x×y=BBB的右端出发,利用等式左边是乘法运算,等式右边BBB的个、十、百位数字相同这一特点,把BBB分解为B×111,进一步,要知道111又可以分解为3×37,这道题解题的突破口便出现了.下面详细写出解题过程.

解 设这两个两位数为x,y,则

x+y=AA,x×y=BBB=B×111=B×3×37.

∵37整除x×y,37是一个素数,x,y均为两位数,

故x,y中必有一个为37.

由于37×37>1000,

∴37必为两个数中较大的一个.

然后另一个两位数为3×B,对B进行试验,使37-3×B为一个各位数字相同的两位数,不难试出B=5.故这两个两位数分别为37,15.

例2 求一个是完全平方数的四位数,它的前两个数码和后两个数码分别相同.

分析 解这道题的突破口也是因数分解方法,学会把一些完全未知,但又规律的数字分解,需要一定的经验和对数的了解、熟悉.兼顾统筹,解起数字问题来才能得心应手.

解 四位的完全平方数必是一个两位数的平方,

设AB×AB=CCDD,CCDD=11×C0D,

∴11整除AB×AB,

∴11整除AB.

然后考察AB的可能性:44,55,66,77,88,99,便知AB为88.故这个完全平方数为7744.

小结 看到一些有重复数字的数,如BBB,CCDD,ABAB=AB×101这样的特殊数字,而题目中牵涉这些数字的等式有牵涉乘法运算的,不妨可以考虑一下因数分解,将为解题带来极大的便利.

数谜是一种有趣的数字游戏,可以锻炼各种数学思维,希望同学们在课余时间看看有关数谜的书,从中体会数字游戏的乐趣,将会获益良多.

【参考文献】

[1][美]约翰•艾伦•保罗士.数盲——数学无知者的世界[M].柳柏濂,译.上海:上海教育出版社,2005.

[2]柳柏濂,吴康.竞赛数学的原理和方法[M].广州:广东教育出版社,2002.

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