题目:把分子为1的真分数称为单位分数。问3/169能否表示为2个单位分数的和?
今天的题目是单位分数问题,来自法国的一次数学竞赛。
如果你想思考一下,可以暂停滚屏,思考1分钟后,再继续。
思路分析:
这道题属于分数问题,3/169是个很不规则的数,逐个验证计算量太大不可取。
为此假设3/169=1/a+1/b,然后试着看能否推出矛盾。
考虑a和b的最大公约数p,假设a=pc,b=pd。
首先写出p,c,d之间的关系式;接着考虑cd和c+d的最大公约数;
最后判断满足条件的a,b是否存在。
步骤1:
先考虑第一个问题,写出p,c,d之间的关系式。
由于3/169=1/a+1/b,将a=pc,b=pd代入其中,有3/169=1/a+1/b=(a+b)/(ab)=(c+d)/(pcd),化简即3pcd=169(c+d),这就是p,c,d之间要满足的关系式。
步骤2:
再考虑第二个问题,cd和c+d的最大公约数是多少?
根据c和d的定义可得,c与d的最大公约数是1。
如果某个素数n是cd和c+d的公约数,由于n是cd的约数,故n一定是c或d的约数,
对此进行讨论:
如果n是c的约数,由于n也是c+d的约数,故n也是d的约数,则n是c和d的公约数,这与c与d的最大公约数是1矛盾,则n不是c的约数;
类似可以得到n也不是d的约数。故所有素数都不是cd和c+d的公约数,因此cd和c+d的最大公约数是1。
步骤3:
综合上述几个问题,考虑原题目的答案。
在步骤1中得到3pcd=169(c+d),注意到169不是3的整数倍,
结合步骤2的结论可得:169是cd的整数倍,且c+d是3的整数倍。
由于169=13*13,故cd只可能是1,13或169,对这3种可能分别进行讨论:
情况1,当cd=1时,
有c=d=1,则c+d=2不是3的整数倍;
情况2,当cd=13时,
有c+d=14也不是3的整数倍;
情况3,当cd=169时,
有c+d=170或26都不是3的整数倍。
因此满足条件的cd不存在,
这说明满足条件的a,b也不存在,
所以3/169不能写成2个单位分数的和。
你学会了吗?
有兴趣的读者可以考虑自行练习下面的扩展题
思考题:小明说:如果a,b都是大于0的奇数,且a-b=16,则a和b的最大公约数一定是1。
请问小明说的正确吗?
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