每周数论题(30)

文摘   2024-10-27 08:30   加拿大  

上周答案:

974)

证明序列: ,...中,包含无穷多的2的幂次数(形如的数)。

证明

(CRUX,1988年,Ed Doolittle的解答)。

首先,我们观察到 的二进制表示包含无穷多个 1:

(否则,从某一点开始,将只有 1,这将暗示 是有理数)。在二进制中,乘以 2 会将小数点向右移动一位,因此:

由于 包含无穷多个 1,因此存在无穷多个整数 ,使得 的二进制表示在小数点右侧有一个 1,之后还会有另一个 1(因为有无穷多个 1)。由此可得 的小数部分大于

表示 的小数部分,我们证明存在一个集合 ,包含无穷多个整数 ,使得

因为 ,如果 ,则

从而有

因此

是整数且 ,则,则有:

因为 ,我们有

这可以写为

由于我们始终有 ,上式可写为

最后,由于 ,我们得到

此关系意味着如果 ,则

由于 的不同取值给 赋予了不同的值,因此集合 生成了所需的幂次序列。


43)

是一个两位数。是交换的两个数字的位置后所得数字。

证明:9可以整数。找出所有的使得

证明

我们将 表示为 ,其中 ,并且 。在这种情况下,,从而证明了第一个结果。

为了找到满足 的整数 ,只需选择 。因此, 的值可以是:


本周题目:

150)

证明:如果四个正整数, , , , 满足,则是一个合数。

(难度:中等)


238)

埃及人习惯将每一个分数(除 以外)表示为单位分数之和(即,形式为 的分数,其中 为正整数,分母不同)。

(a) 证明由詹姆斯·约瑟夫·西尔维斯特(James Joseph Sylvester, 1814–1897)建立的结果,即每个分数 (其中 )可以表示为若干单位分数的和。

(b) 证明这种表示方式不一定是唯一的。

(c) 证明如果 的形式为 ,则 可以表示为三个不同的单位分数的和。

(难度:较容易)


附注:

所有题目源自美国数学会出版的《经典数论中的1001个问题》:

此书模仿“一千零一夜”的体裁,收录了1001道数论的问题。我每周选2道题,翻译后推送给大家,供大家消遣。

原书的题目是按照数论下的话题分类的,为了不至于过于单调,我不会按照顺序出题。也会略过那些太简单或需要编程的题。

一些栏目说明和约定:

  • 每道题之前的编号是书中的题目编号。

  • 自然数总是包括0。

  • 如果未加说明,所有的a,b,c,i,j,k,m,n...等字母都表示整数。

  • 如果未加说明,所有的p和q都表示质数。


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