“好数”问题新解

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  【摘 要】好数有多种理解。
  理解一:好数,意思是两个整数,它们的积能被和整除,就称为一对“好数”。
  理解二:好数:数ab(a>0,b>0)ab与ba最大公因数不为1,ab即是好数
  理解三:好数:对于自然数N,如果找到自然数a和b,使得N=a+b+ab,则N称为“好数”
  在此就不一一例举了
  【关键词】好数;枚举;筛选;列表解法
  引言
  朱华伟教授和钱展望教授在他们的专著《数学解题策略》一书第三章枚举与筛选的第35页[例3.5]中,讨论了所谓“好数”问题:
  如果存在1,2,…,n的一個排列a1,a2,…an,使得k+ak(k=1,2,…,n)都是完全平均数,则称n为“好数”。问在集合{11,13,15,17,19}中,哪些是“好数”,哪些不是“好数”,说明理由!
  书中通过对集合中的5个元素逐一枚举,进行讨论,结论是:11不是“好数”,即13,15,17,19都是“好数”!
  二位教授在本章问题第16题(见该书第44页)还把“好数”问题一般化:
  如果存在1,2,…,n的一个排列a1,a2,…an,使k+ak(k=1,2,…,n)都是完全平均数,则称n为“好数”,问在正整数集合中,哪些是“好数”,哪些不是“好数”,并说明理由。
  针对作者编著的《数学解题策略》一书,二位教授还编写了一本习题指导书,即《数学解题策略问题解答》,书中第40页,第41页对第16题给出详细的讨论和证明(笔者注:在问题解答一书中,相应问题的编号为15,不是16,经查,原来漏掉第14题的解答,从而把第16题当成第15题)。
  笔者看了此题的解答后,觉得对一般化的讨论,较为抽象,因此在下文里,给出一种列表解法,同时纠正解答中的一处疏忽。
  原解答第一句说“正整数集中只有{1,2,4,6,7,9,11}不是‘好数’”。经笔者演算,其中的正整数9是“好数”,兹列表如下:
  k    1    2    3   4   5    6     7   8    9
  ak     8    2   6    5   4    3     9   1    7
  k+ak    32   22   32   32   32   32   42   32   42
  所以,正整数集中只有6个数不是“好数”。
  为讨论其他的正整数都是“好数”,先用列表法列出3—24之内的相应排列,分两个表,见附件1。
  为了讨论一般的情况,不妨考察一下整数段52-62的排列特点,如下:
  25=52       1   2   3 … 23   24   25
   … 25   24
   72    72
  由于23已证明是“好数”,所以由左的排列法25也是“好数”。
  26           1   2   3  …  22   23   25   26
  …  26   24    23
  
  34           1   2   3  …  14   15   16  …  32   33   34
   …         34   33  … 17   16   15
  
  现在可以讨论整数段n2-(n+1)2的情况,仿列表明示(鉴于前面的讨论,现可设n≥6):
  由于假设n≥6,不难断定,上列表中的大小顺序排列是没有问题的,且其中最小的划红波浪线的数2n+4>16,避开了非“好数”的出现!
  这就证明了,除六个不是“好数”之外,其他的都是“好数”!
  参考文献
  [1]朱华伟,钱展望《数学解题策略》2版、科学出版社,2015.1(走进教育数学/张景中主编)
  [2]朱华伟,钱展望《数学解题策略问题解答》2版、科学出版社
  作者简介:高宁(1962-)女,云南省民族中等专业学校,本科,中专高级讲师,研究方向为中专数学、教育学、职业生涯规划
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