第2个回答 2013-08-30
解答:
这是一道比较费脑筋的题目.花了我半个小时才理出了个头绪.
要利用90个埃及分数:1/2,1/3,1/4,…,1/90,1/91,从中挑出10个,加上正负号,使他们的和等于-1.(即每个分数的分子都是1,
而每个分数的分母都不同.)
所以我猜想如果可以找一个数字,让它做分母,同时可以把这个数字用它的不同因数(最少10个)拆开,
且不同因数的和正好等于这个分母的相反数,问题就解决了.
所以我想构造一个2,3,4,5,6,7,8,9的最小公倍数是
(2^3)*(3^2)*5*7=8*9*5*7
这个数字大于91,不可能用它来做分母.
经过观察得到(2^3)*(3^2)=8*9=72,它是一个因数比较多的而且小于91的,也许可以作为公分母的数字.再仔细分析(2^3)*(3^2)的因数有3+2+3*2+1=12,
即:
(2,4,8)
(3,
9)
(6,18,12,36,24,36,72)(1).
注释:
[第一个括号内的72的因数由单一因数2形成,分别是2^1,2^2和2^3
[第二个括号内的72的因数由单一因数3形成,分别是3^1
和3^2
[第三个括号内的72的因数由因数2和3形成,分别是2,4,8与3,9的两两成积.
[第四个括号内是任何数的因数=1
将上述的因数按由小到大排列即:
1,2,3,4,6,8,9,12,18,
24,36,72.因为72/72=1,实际上已经不是分数,所以拿掉这个因数,剩11个因数.
剩下的问题就是如何在1,2,3,4,6,8,9,12,18.24,36共11个数字中,选择其中10个通过添加正负号使得它的结果等于
-72了.
(因为加和的结果是”-72”,是偶数,所以奇因数应该成对出现)
在EXCEL中将上述的因数选择10个一一键入,排成一列,求和.然后通过”只调整正负号”,使得结果等于-72就成了.我至少得到以下三组结果.
A:
(-2,3,4,-6,-8,-9,-12,18,-24,-36)
B:
(2,
3,-4,-6,8,-9,12,-18,-24,-36)
C:
(-1,
-2,
3,
-4,
-6,
-8,
-12,
18,
-24,
-36)
所以我们可以分别得到
A:
(-2
+
3
+
4
–
6
–
8
–
9
–12
+
18
–
24
-
36)/72=
-72/72=
-1
B:
(2
+
3
–
4
–6
+
8
–
9
+12
–18
–
24
-36)/72=
-72/72
=
-1
C:
(-1,
-2,
3,
-4,
-6,
-8,
-12,
18,
-24,
-36)/72=
-72/72
=
-1
左边化简得到:
A:
(-2
+
3
+
4
–
6
–
8
–
9
–12
+
18
–
24
-
36)/72
=
-2/72
+
3/72
+
4/72
–
6/72
–
8/72
–
9/72
–12/72
+
18/72
–
24/72
–
36/72
=
-1/36
+
1/24
+
1/18
–
1/12
–
1/9
–
1/8
–1/6
+
1/4
–
1/3
–
1/2
B:
(2
+
3
–
4
–6
+
8
–
9
+12
–18
–
24
-36)/72
=2/72
+
3/72
–
4/72
–6/72
+
8/72
–
9/72
+12/72
–18/72
–
24/72
–36/72
=1/36
+
1/24
–
1/18
–1/12
+
1/9
–
1/8
+1/6
–1/4
–
1/3
–1/2
C:
(-1
–
2
+
3
-
4
-
6
-
8
–12
+
18
-
24
-36)/72
=
-1/72
–
2/72
+
3/72
–
4/72
–
6/72
–
8/72
–12/72
+
18/72
–
24/72
–36/72
=
-1/72
–
1/36
+
1/24
–
1/18
–
1/12
–
1/9
–1/6
+
1/4
–
1/3
–1/2
题外话:
我后边又再想了,我找到的几个数字都是以72为公分母,有没有其他的合乎条件的不是72的数字呢?
经过我的证明和列举,说明再没有合乎条件的公分母了.下面给出我的过程,希望指正.
假定我们采用的每一个因数都不浪费,(这要求不同因数之间互质,即两两没有公约数,1除外).
取出的n个数字每一个都不同,而且假定n个数字的任意两个,三个,知道n个的乘积都不大于91,
那么所有因数的个数是1+n+combin(n,2)+combin(n,3)+…+combin(n,n-1)=
combin(n,0)+
combin(n,1)+combin(n,2)+combin(n,3)+…+combin(n,n-1)=2^n-combin(n,n)=2^n-1
[其中combin(n,m)是组合的表达式(0<m<=n),表示自n个数中取出m个形成的组合个数.]
那么2^n-1>10,
所以n>=4.
[解释:n的最小值是4,即最少要选择4个数,否则不会有10个不同的(不含最小公倍数本身的)因数.]
而实际上取出的n个数字中”并不是每一个都不同”(在结果A,B中2被取了三次,实际上在”用乘积计算最小公倍数”时,只能计做1个因数,而不是3个因数),而且原先假定的n个数字的任意两个,三个,知道n个的乘积”并不是总都不大于91”,所以实际的因数数量会比2^n-1要少.
下面列表给出了所有可以分解成4个或者4个以上因数乘积((即n>=4)的,
小于等于91的,
可能作为最终公分母的数字,的因数表和因数个数表.
从中可以看出,只有公分母72符合条件.有11个不同因数.(不含本身).其他的数字因数都少于10个.
[分母]
[因数积]
[因数]
[合条件因数个数]
[64]
[2*2*2*2*2*2]
[1,2,4,8,16,32,64]
[6]
[32]
[2*2*2*2*2]
[1,2,4,8,16,32]
[5]
[16]
[2*2*2*2]
[1,2,4,8,16]
[4]
[48]
[2*2*2*2*3]
[1,2,4,8,16,3,6,12,24]
[9]
[80]
[2*2*2*2*5]
[
1,2,4,8,16,5,10,20,40]
[9]
[24]
[2*2*2*3]
[1,2,4,8,3,6,12]
[7]
[72]
[2*2*2*3*3]
[1,2,4,8,3,9,6,18,12,36,24]
[11]
[40]
[2*2*2*5]
[1,2,4,8,5,10,20]
[7]
[56]
[2*2*2*7]
[1,2,4,8,7,14,28]
[7]
[88]
[2*2*2*11]
[1,2,4,8,11,22,44]
[7]
[81]
[3*3*3*3]
[1,3,9,27]
[4]
[54]
[3*3*3*2]
[1,3,9,27,2,6,18]
[7]
花了两个小时整理出来,好费劲啊,终于豁然开朗了.现在是午夜01:56分,虽然很累,但我很充实.好久没有一个好的题目来研究了.
希望楼主多少有些收益.谢谢!!