75周年国庆趣题解答

文摘   2024-10-02 02:41   比利时  


求:

注:x表示不大于x的最大的整数。

解答如下:

先将向下取整符号内的代数式分子有理化,

因为20241001 恰恰是4499的平方,所以除了最后一项,我们对分母中的k进行放大,分母重新有理化后进行裂项,得到:

对不等式两端同时进行向下取整,所以取整后的不等式中使用大于等于号。即,

类似地,除了第一项,我们对分母中的k进行缩小,分母重新有理化后进行裂项,得到:

对不等式两端同时进行向下取整,因为不等式右端正好为一个整数,所以取整后的不等式中使用严格的小于号。即,

综合两个不等式得到,8996 ≤ N < 8997

即,N = 8996

有读者朋友可能要问:为什么在两次缩放的过程中,分别跳过了最后一项和第一项?

这是因为在第一次缩放中,如果我们对所有的20241001项进行缩放和裂项,那么我们将得到,

在这个不等式中,20241002不是一个完全平方数。当然,显然有

4499 < √20241002 < 4499.5

所以同样可以得出N ≥ 8996的结论。

在第二次缩放中,如果我们从第一项开始就进行缩放和裂项,那么我们将得到,

这样,8996 ≤ N < 8998,从而无法确定N到底等于8996还是8997

有朋友指出,不仅今年国庆节是一个完全平方数,明年的年份2025也是一个完全平方数。

这个不奇怪。相反,今年国庆节是一个完全平方数,恰恰是因为2025是一个完全平方数。

因为,2025 = 45245002 = 20250000

(4500 – 1)2= 20250000 – 9000 + 1

所以最后四位数字正好是1001

不过,1001确实是一个特别的数字,因为它可以分解成三个连续质数71113的乘积。

读者朋友云开¹⁹²⁶在评论区里提出了三道小学难度奥数题的问题,其中后面两个问题分别是:

存在多少个尾数为1001的八位数平方数?

下一个这样的国庆节在哪一年?

我们用小学生的方式干干体力活儿。

假设n2的最后四位数为1001。易知n的个位数只有可能是1或者9

1. 假设n = 10a + 1,那么n2 = 100a+ 20a + 1

因为这个数的十位数为0,所以2a的个位数为0a的个位数为0或者5

1.1 假设n = 100b + 01,那么n2 = 10000b+ 200b + 1

因为这个数的百位数也为0,所以2b的个位数为0b的个位数为0或者5

1.1.1 假设n = 1000c + 001,那么n2 = 1000000c+ 2000c + 1

这个数的千位数为2c,不可能为1,所以无解。

1.1.2 假设n = 1000c + 501,那么n2 = 1000000c+ 1002000c + 251001

因为这个数的千位数为1,所以2c + 1的个位数为1c的个位数为0或者5

因此,形如10000d + 0501或者10000d + 5501,或者说,最后四位数为0501或者5501的正整数,其完全平方数的最后四位数都是1001

1.2 假设n = 100b + 51,那么n2 = 10000b+ 10200b + 2601

因为这个数的百位数也为0,所以2b + 6的个位数为0b的个位数为2或者7

1.2.1 假设n = 1000c + 251,那么n2 = 1000000c+ 402000c + 63001

因为这个数的千位数为1,所以2c + 3的个位数为1c的个位数为4或者9

因此,形如10000d + 4251或者10000d + 9251,或者说,最后四位数为4251或者9251的正整数,其完全平方数的最后四位数都是1001

1.2.2 假设n = 1000c + 751,那么n2 = 1000000c+ 1502000c + 564001

这个数的千位数为2+ 4,不可能为1,所以无解。

2. 假设n = 10a + 9,那么n2 = 100a+ 180a + 81

因为这个数的十位数为0,所以8a + 8的个位数为0a的个位数为4或者9

2.1 假设n = 100b + 49,那么n2 = 10000b+ 9800b + 2401

因为这个数的百位数也为0,所以8b + 4的个位数为0b的个位数为2或者7

2.1.1 假设n = 1000c + 249,那么n2 = 1000000c+ 498000c + 62001

这个数的千位数为8+ 2,不可能为1,所以无解。

2.1.2 假设n = 1000c + 749,那么n2 = 1000000c+ 1498000c + 561001

因为这个数的千位数为1,所以8c + 1的个位数为1c的个位数为0或者5

因此,形如10000d + 0749或者10000d + 5749,或者说,最后四位数为0749或者5749的正整数,其完全平方数的最后四位数都是1001

2.2 假设n = 100b + 99,那么n2 = 10000b+ 19800b + 9801

因为这个数的百位数也为0,所以8b + 8的个位数为0b的个位数为4或者9

2.2.1 假设n = 1000c + 499,那么n2 = 1000000c+ 998000c + 249001

因为这个数的千位数为1,所以8c + 9的个位数为1c的个位数为4或者9

因此,形如10000d + 4499或者10000d + 9499,或者说,最后四位数为4499或者9499的正整数,其完全平方数的最后四位数都是1001

2.2.2 假设n = 1000c + 999,那么n2 = 1000000c+ 1998000c + 998001

这个数的千位数为8+ 8,不可能为1,所以无解。

综上,n的最后四位数字必须为以下数字,其完全平方数n2的最后四位数字才会是100105010749425144995501574992519499

现在来回答评论区的问题。

如果n2是八位数,那么3000 < n < 10000,因此符合条件的n只有6个:425144995501574992519499

下一个这样的国庆是44992后面的那一个,即55012 = 30261001

公元3026年是啥样子?无法想象。


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