2023年初一数学竞赛教程含例题练习及答案⑴.doc
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1、初一数学竞赛讲座第1讲 数论措施技巧(上)数论是研究整数性质一种数学分支,它历史悠久,并且有着强大生命力。数论问题论述简要,“诸多数论问题可以从经验中归纳出来,并且仅用三言两语就能向一种行外人解释清晰,但要证明它却远非易事”。因而有人说:“用以发现天才,在初等数学中再也没有比数论更好课程了。任何学生,如能把当今任何一本数论教材中习题做出,就应当受到鼓励,并劝她未来从事数学方面工作。”因此在国内外各级各类数学竞赛中,数论问题总是占有相称大比重。数学竞赛中数论问题,常常波及整数整除性、带余除法、奇数与偶数、质数与合数、约数与倍数、整数分解与分拆。重要结论有:1带余除法:若a,b是两个整数,b0,则
2、存在两个整数q,r,使得a=bq+r(0rb),且q,r是唯一。尤其地,假如r=0,那么a=bq。这时,a被b整除,记作b|a,也称b是a约数,a是b倍数。2若a|c,b|c,且a,b互质,则ab|c。3唯一分解定理:每一种不不不小于1自然数n都可以写成质数连乘积,即其中p1p2pk为质数,a1,a2,ak为自然数,并且这种体现是唯一。(1)式称为n质因数分解或原则分解。4约数个数定理:设n原则分解式为(1),则它正约数个数为:d(n)=(a1+1)(a2+1)(ak+1)。5整数集离散性:n与n+1之间不再有其她整数。因而,不等式xy与xy-1是等价。下面,咱们将按解数论题措施技巧来分类讲解
3、。一、运用整数多种体现法对于某些研究整数自身特性问题,若能合理地选用整数体现形式,则常常有助于问题处理。这些常用形式有:1十进制体现形式:n=an10n+an-110n-1+a0;2带余形式:a=bq+r;42乘方与奇数之积式:n=2mt,其中t为奇数。例1 红、黄、白和蓝色卡片各1张,每张上写有1个数字,小明将这4张卡片如下图放置,使它们构成1个四位数,并计算这个四位数与它各位数字之和10倍差。成果小明发现,无论白色卡片上是什么数字,计算成果都是1998。问:红、黄、蓝3张卡片上各是什么数字?解:设红、黄、白、蓝色卡片上数字分别是a3,a2,a1,a0,则这个四位数可以写成:1000a3+1
4、00a2+10a1+a0,它各位数字之和10倍是10(a3+a2+a1+a0)=10a3+10a2+10a1+10a0,这个四位数与它各位数字之和10倍差是:990a3+90a2-9a0=1998,110a3+10a2-a0=222。比较上式等号两边个位、十位和百位,可得a0=8,a2=1,a3=2。因此红色卡片上是2,黄色卡片上是1,蓝色卡片上是8。例2 在一种室内游戏中,魔术师请一种人随意想一种三位数(a,b,c依次是这个数百位、十位、个位数字),并请这个人算出5个数与和N,把N告诉魔术师,于是魔术师就可以说出这个人所想数。目前设N=3194,请你当魔术师,求出数来。解:依题意,得a+b+
5、c14,阐明:求解本题所用基本知识是,正整数十进制体现法和最简朴不定方程。例3 从自然数1,2,3,1000中,最多可取出多少个数使得所取出数中任意三个数之和能被18整除?解:设a,b,c,d是所取出数中任意4个数,则a+b+c=18m,a+b+d=18n,其中m,n是自然数。于是c-d=18(m-n)。上式阐明所取出数中任意2个数之差是18倍数,即所取出每个数除以18所得余数均相似。设这个余数为r,则a=18a1+r,b=18b1+r,c=18c1+r,其中a1,b1,c1是整数。于是a+b+c=18(a1+b1+c1)+3r。由于18|(a+b+c),因此18|3r,即6|r,推知r=0,
6、6,12。由于1000=5518+10,因此,从1,2,1000中可取6,24,42,996共56个数,它们中任意3个数之和能被18整除。例4 求自然数N,使得它能被5和49整除,并且波及1和N在内,它共有10个约数。解:把数N写成质因数乘积形式:N=由于N能被5和72=49整除,故a31,a42,别旳指数ak为自然数或零。依题意,有(a1+1)(a2+1)(an+1)=10。由于a3+12,a4+13,且10=25,故a1+1=a2+1=a5+1=an+1=1,即a1=a2=a5=an=0,N只能有2个不一样质因数5和7,由于a4+132,故由(a3+1)(a4+1)=10知,a3+1=5,
7、a4+1=2是不也许。因而a3+1=2,a4+1=5,即N=52-175-1=574=1。例5 假如N是1,2,3,1998,1999,最小公倍数,那么N等于多少个2与1个奇数积?解:由于210=1024,211=2048,每一种不不不不小于自然数体现为质因数相乘,其中2个数不多于10个,而1024=210,因此,N等于10个2与某个奇数积。阐明:上述5例都是根据题目自身特点,从选用恰当整数体现形式入手,使问题迎刃而解。二、枚举法枚举法(也称为穷举法)是把讨论对象提成若干种状况(分类),然后对多种状况逐一讨论,最终处理整个问题。运用枚举法有时要进行恰当分类,分类原则是不重不漏。对旳分类有助于暴
8、露问题本质,减少问题难度。数论中最常用分类措施有按模余数分类,按奇偶性分类及按数值大小分类等。例6 求这样三位数,它除以11所得余数等于它三个数字平方和。分析与解:三位数只有900个,可用枚举法处理,枚举时可先估计有关量范围,以缩小讨论范围,减少计算量。设这个三位数百位、十位、个位数字分别为x,y,z。由于任何数除以11所得余数都不不不不小于10,因此x2+y2+z210,从而1x3,0y3,0z3。所求三位数必在如下数中:100,101,102,103,110,111,112,120,121,122,130,200,201,202,211,212,220,221,300,301,310。不难
9、验证只有100,101两个数符合规定。例7 将自然数N接写在任意一种自然数右面(例如,将2接写在35右面得352),假如得到新数都能被N整除,那么N称为魔术数。问:不不小于自然数中有多少个魔术数?解:设P为任意一种自然数,将魔术数N(N接后得,下面对N为一位数、两位数、三位数、四位数分别讨论。当N为一位数时,=10P+N,依题意N,则N10P,由于需对任意数P成立,故N10,因此N=1,2,5;当N为两位数时,=100P+N,依题意N,则N100P,故N|100,因此N=10,20,25,50;当N为三位数时,=1000P+N,依题意N,则N1000P,故N|1000,因此N=100,125,
10、200,250,500;当N为四位数时,同理可得N=1000,1250,2500,5000。符合条件有1000,1250。综上所述,魔术数个数为14个。阐明:(1)咱们可以证明:k位魔术数一定是10k约数,反之亦然。 (2)这里将问题提成几种状况去讨论,对每一种状况都增长了一种前提条件,从而减少了问题难度,使问题轻易处理。例8 有3张扑克牌,牌面数字都在10以内。把这3张牌洗好后,分别发给小明、小亮、小光3人。每个人把自己牌数字记下后,再重新洗牌、发牌、记数,这样反复几次后,3人各自记录数字和顺次为13,15,23。问:这3张牌数字分别是多少?解:13+15+23=51,51=317。由于17
11、13,摸17次是不也许,因此摸了 3次, 3张扑克牌数字之和是17,也许状况有下面15种:1,6,10 1,7,9 1,8,8 2,5,10 2,6,9 2,7,8 3,4,10 3,5,9 3,6,8 3,7,7 (11)4,4,9 (12)4,5,8 (13)4,6,7 (14)5,5,7 (15)5,6,6只有第种状况可以满足题目规定,即3+5+5=13;3+3+9=15;5+9+9=23。这3张牌数字分别是3,5和9。例9 写出12个都是合数持续自然数。分析一:在寻找质数过程中,咱们可以看出100以内最多可以写出7个持续合数:90,91,92,93,94,95,96。咱们把筛选法继续运
12、用下去,把考察范围扩大某些就行了。解法1:用筛选法可以求得在113与127之间共有12个都是合数持续自然数:114,115,116,117,118,119,120,121,122,123,124,125,126。分析二:假如12个持续自然数中,第1个是2倍数,第2个是3倍数,第3个是4倍数第12个是13倍数,那么这12个数就都是合数。又m+2,m+3,m+13是12个持续整数,故只要m是2,3,13公倍数,这12个持续整数就一定都是合数。解法2:设m为2,3,4,13这12个数最小公倍数。m+2,m+3,m+4,m+13分别是2倍数,3倍数,4倍数13倍数,因而12个数都是合数。阐明:咱们还可
13、以写出13!+2,13!+3,13!+13(其中n!=123n)这12个持续合数来。同样,(m+1)!+2,(m+1)!+3,(m+1)!+m+1是m个持续合数。三、归纳法当咱们要处理一种问题时候,可以先分析这个问题几种简朴、特殊状况,从中发现并归纳出一般规律或作出某种猜测,从而找到处理问题途径。这种从特殊到一般思维措施称为归纳法。例10 将100以内质数从小到大排成一种数字串,依次完毕如下5项工作叫做一次操作:(1)将左边第一种数码移到数字串最右边;(2)从左到右两位一节构成若干个两位数;(3)划去这些两位数中合数;(4)所剩两位质数中有相似者,保留左边一种,别旳划去;(5)所余两位质数保持
14、数码次序又构成一种新数字串。问:通过1999次操作,所得数字串是什么?解:第1次操作得数字串;第2次操作得数字串11133173;第3次操作得数字串111731;第4次操作得数字串1173;第5次操作得数字串1731;第6次操作得数字串7311;第7次操作得数字串3117;第8次操作得数字串1173。不难看出,背面以4次为周期循环,1999=4499+3,因此第1999次操作所得数字串与第7次相似,是3117。例11 有100张一摞卡片,玲玲拿着它们,从最上面一张开始按如下次序进行操作:把最上面第一张卡片舍去,把下一张卡片放在这一摞卡片最下面。再把本来第三张卡片舍去,把下一张卡片放在最下面。反
15、复这样做,直到手中只剩余一张卡片,那么剩余这张卡片是本来那一摞卡片第几张?分析与解:可以从简朴不失题目性责问题入手,寻找规律。列表如下:设这一摞卡片张数为N,观测上表可知:(1)当N=2a(a=0,1,2,3,)时,剩余这张卡片是本来那一摞卡片最终一张,即第2a张;(2)当N=2a+m(m2a)时,剩余这张卡片是本来那一摞卡片第2m张。取N=100,由于100=26+36,236=72,因此剩余这张卡片是本来那一摞卡片第72张。阐明:此题实质上是著名约瑟夫斯问题:传说古代有一批人被蛮族俘虏了,敌人命令她们排成圆圈,编上号码1,2,3,然后把1号杀了,把3号杀了,总之每隔一种人杀一种人,最终剩余
16、一种人,这个人就是约瑟夫斯。假如这批俘虏有111人,那么约瑟夫斯号码是多少?例12 要用天平称出1克、2克、3克40克这些不一样整数克重量,至少要用多少个砝码?这些砝码重量分别是多少?分析与解:一般天平两边都可放砝码,咱们从最简朴情形开始研究。(1)称重1克,只能用一种1克砝码,故1克一种砝码是必要。(2)称重2克,有3种方案:增长一种1克砝码;用一种2克砝码;用一种3克砝码,称重时,把一种1克砝码放在称重盘内,把3克砝码放在砝码盘内。从数学角度看,就是运用3-1=2。(3)称重3克,用上面两个方案,不用再增长砝码,因而方案淘汰。(4)称重4克,用上面方案,不用再增长砝码,因而方案也被淘汰。总
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