初一奧數(shù)特殊的自然數(shù)練習(xí)

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A1-008 n為怎樣的自然數(shù)時,數(shù)
    

32n+1-22n+1-6n
    

是合數(shù)?
    

【題說】 第二xx屆(1990年)全蘇數(shù)學(xué)奧林匹克十一年級題5
    

【解】 32n+1-22n+1-6n=(3n-2n)(3n+1+2n+1
    

當(dāng) n>l時,3n-2n>1,3n+1+2n+1>1,所以原數(shù)是合數(shù).當(dāng) n=1時,原數(shù)是素數(shù)13.
        A1-009設(shè)n是大于6的整數(shù),且a1、a2、…、ak是所有小于n且與n互素的自然數(shù),如果
    

a2-a1=a3-a2=…=ak-ak-1>0
    

求證:n或是素數(shù)或是2的某個正整數(shù)次方.
    

【題說】 第三xx屆(1991年)國際數(shù)學(xué)奧林匹克題2.本題由羅馬尼亞提供.
    

【證】 顯然a1=1.
    

由(n-1,n)=1,得 ak=n-1.
    

令 d=a2-a1>0.
    

當(dāng)a2=2時,d=1,從而k=n-1,n與所有小于n的自然數(shù)互素.由此可知n是素數(shù).
    

當(dāng)a2=3時,d=2,從而n與所有小于n的奇數(shù)互素.故n是2的某個正整數(shù)次方.
    

設(shè)a2>3.a(chǎn)2是不能整除n的最小素數(shù),所以2|n,3|n.由于n-1=ak=1+(k-1)d,所以3  d.又1+d=a2,于是3 1+d.由此可知3|1+2d.若1+2d<n,則a3=1+2d,這時3|(a3,n).矛盾.若1+2d≥n,則小于n且與n互素自然數(shù)的個數(shù)為2.
    

設(shè)n=2m(>6).若m為偶數(shù),則m+1與n互質(zhì),若m為奇數(shù),則m+2與m互質(zhì).即除去n-1與1外、還有小于n且與n互質(zhì)的數(shù).矛盾.
    

綜上所述,可知n或是素數(shù)或是2的某個正整數(shù)次方.
    

A1-010 試確定具有下述性質(zhì)的正整數(shù)A:把從1001至2000所有正整數(shù)任作一個排列,都可從其中找出連續(xù)的10項,使這10項之和大于或等于A.
    

【題說】 第xx屆(1992年)中國臺北數(shù)學(xué)奧林匹克題6.
    

【解】 設(shè)任一排列,總和都是1001+1002+…+2000=1500500,將它分為100段,每段10項,至少有一段的和≥15005,所以
    

A≥15005
    

另一方面,將1001~2000排列如下:
    

2000       1001       1900       1101       1800
    

1201       1700       1301       1600       1401
    

1999       1002       1899       1102       1799
    

1202       1699       1302       1599       1402
    

…    …    …    …    …    …
    

1901       1100       1801       1200       1701
    

1300       1601       1400       1501       1300
    

并記上述排列為
    

a1,a2,…,a2000
    

(表中第i行第j列的數(shù)是這個數(shù)列的第10(i-1)+j項,1≤i≤20,1≤j≤10)
    

令     Si=ai+ai+1+…+ai+9(i=1,2,…,1901)
    

則S1=15005,S2=15004.易知若i為奇數(shù),則Si=15005;若i為偶數(shù),則Si=15004.
    

綜上所述A=15005.