灵机一动

数学是思维的体操,很多数学问题的解答往往就闪现在你的灵机一动之中。本栏目精选数学中的好题、趣题,以及最能锻炼数学思维的题呈现给大家,希望给你带来思考的乐趣。

本期问题来了

NO. 167

最后两数

数形结合从图形中找规律(灵机一动第167期)(1)

黑板上从左往右写了1,2,3,…,1000,共1000个自然数,将每次擦掉最左边两个数,然后把这两个数的和写在最右面定义为一次操作,经过998次操作后黑板上只剩下两个数。问:这两个数分别是多少?

来源:题友 @搬砖买别墅

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上期问题回顾

NO. 166

非约数的概率

数形结合从图形中找规律(灵机一动第167期)(2)

在2016的全部约数中随机选择两个数(可重复),问这两个数的乘积不是2016的约数的概率是多少?

分析与解答

答案为:17/24

1、对2016进行素因数分解为:

那么2016的约数可表示为

的形式,其中a,b,c为整数且0≤a≤5,0≤b≤2,0≤c≤1。

2、设2016的两个约数为:

其中0≤a₁,a₂≤5,0≤b₁,b₂≤2,0≤c₁,c₂≤1,且都为整数。两个约数的乘积为:

容易知道,当0≤a₁ a₂≤5,0≤b₁ b₂≤2,0≤c₁ c₂≤1时,两个约数的乘积xy才是2016的约数,否则就不是2016的约数,所以,可以先算xy是2016的约数的概率。

3、考虑a₁ a₂,总共有6²=36种可能取值,而其中满足0≤a₁ a₂≤5的有1 2 3 4 5 6=21种可能。这个结论可以推广到更一般情况:设0≤a₁,a₂≤n,且为整数,则a₁ a₂,总共有(n 1)²种可能取值,且其中满足0≤a₁ a₂≤ n的有1 2 3 … (n 1)=(n 1)(n 2)/2种可能。

所以,很容易得到乘积xy是2016约数的概率为

故,非约数概率为17/24。

更多解答请参看

题友解答精选◎题友 @教数匠的解答:

对2016素因数分解:2016=(2^5)×(3^2)×(7^1),所以因数个数有(5 1)×(2 1)×(1 1)=36个。设因数x=(2^n1)×(3^n2)×(7^n3),因数y=(2^n4)×(2^n5)×(2^n6),其中n1、n4可取0-5,n2、n5可取0-2,n3、n6可取0-1。对于两个因数,考虑一个素因数的指数,比如n1 n4必须仍然属于0-5的一个数,依此类推。设某素因数指数有n种可能,用列表法可知满足条件的有1 2 …… n=n(n 1)÷2,而总共有n^2,概率为(n 1)÷2n。因此积仍是约数概率为7/24,非约数概率为17/24

◎题友 @大成至圣的解答:

这个题目考察的应该是算数基本定理。设自然数n=∏pi^ai(1≤i≤k),那么对于题目中的约数选择要求,等价于选择所有质因数的指数组合bi(1≤i≤k),且满足bi≤ai。可以先求两次所选约数乘积仍是n的约数的概率。以pi的指数ai为例,假设两次所选指数分别为bi1和bi2,那么乘积仍是约数要求bi1 bi2≤ai,这个概率计算很容易Pi=(1 2 ……ai 1)/(ai 1)^2=(ai 2)/2(ai 1)。对于1≤i≤k,只需要把每一个Pi相乘,最后要求的概率等于1减去该数就可以了。即P=1-∏(ai 2)/2(ai 1)(1≤i≤k)。2016=2^5×3^2×7,那么P=1-7/12×2/3×3/4=17/24。

◎题友 @Lin-匯丰的解答:

17/24。先将2016分解为2^5×3^2×7,则其约数可表示为p=2^a×3^b×7^c,其中a、b、c均为自然数且满足a≤5,b≤2,c≤1。任取2016的两个约数p1和p2相乘得p1×p2=2^(a1 a2)×3^(b1 b2)×7^(c1 c2),若p1×p2是2016的约数则必须同时满足a1 a2≤5,b1 b2≤2,c1 c2≤1,易得其概率为:7/12×2/3×3/4=7/24,故其乘积不是2016约数的概率为:1-7/24=17/24。

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