每周数论题(37)

文摘   2024-12-15 08:12   加拿大  

上周答案:

239)

一个正整数的平方,如果恰好包含数字0到9各一次,则被称为是“完整”(complete)的。使用计算机,找到最小的完整数。证明完整数不可能是质数。

解答

首先,很明显,如果 是完全数,我们有 。为了得到所述的结果,我们可以使用以下 Mathematica 程序:

w = { }; Do[If[Sort[IntegerDigits[n^2]] == {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}, 
w = Append[w, n]], {n, 32000, 100000}]; Print[w]

然后我们得到了以下 87 个数字: 32043, 32286, 33144, 35172, 35337, 35757, 35853, 37176, 37905, 38772, 39147, 39336, 40545, 42744, 43902, 44016,
45567, 45624, 46587, 48852, 49314, 49353, 50706, 53976, 54918, 55446, 55524, 55581, 55626, 56532, 57321, 58413,
58455, 58554, 59403, 60984, 61575, 61866, 62679, 62961, 63051, 63129, 65634, 65637, 66105, 66276, 67677, 68763,
68781, 69513, 71433, 72621, 75759, 76047, 76182, 77346, 78072, 78453, 80361, 80445, 81222, 81945, 83919, 84648,
85353, 85743, 85803, 86073, 87639, 88623, 89079, 89145, 89355, 89523, 90144, 90153, 90198, 91248, 91605, 92214,
94695, 95154, 96702, 97779, 98055, 98802, 99066。

因此,仅存在 87 个完全数。最小的完全数是 32043。

至于第二个问题,很容易看出,如果 是完全数,那么根据定义, 的各位数字之和是:

45 是 9 的倍数。因此, 必须是 3 的倍数,所以 不是质数。

275)

证明,存在任意长的连续整数序列,其中的每个一个数都能被某个完全平方数整除。

解答:

考虑以下同余系统:

其中 表示第 个质数。从中国剩余定理可知,这个系统有唯一解:即存在一个整数 ,满足上述 个同余式。因此, 个整数 都可以被一个完全平方数整除,正如所需的那样。


本周题目:

364)

。在不计算n的确切值的情况下,证明

(难度:较简单)


422)

是一个正整数。找到一个公式,该公式能够显式地揭示对于给定质数 ,唯一的 值,使得:

并利用该公式证明:

(难度:中等)


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。

大老李聊数学
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