科学空间:一种有趣的平方数
By 苏剑林 | 2009-07-08 | 22632位读者 |数字是美丽的、极具魅力的,正如——
有这样的一种数,将其拆开成为两个数,这两个数的和的平方等于原数。例如:
2025=(20+25)288209=(88+209)2152344237969=(152344+237969)2...
下面是关于这类数的一些研究:
1、这类数的实质是:(A+B)2=10nA+B,而对于(A+B)2=kA+B,有
A=k/2−B±√k2/4−(k−1)B
因此,一般地,对于一个适合的B,可以找到两个对应的A。
2、对于(A+B)2=102nA+B的情况,A,B可以为
B=102n/4,A=102n/4±10n/2
3、一般性解法:
对于(A+B)2=10nA+B,有(A+B)(A+B−1)=(10n−1)A。对此,我们知道,要找出两个相邻的自然数之积为(10n−1)的倍数。设想令10n−1=X⋅Y,A=M⋅N,并且使M⋅X=N⋅Y+−1。
X,Y可以由10n−1来预先确定,通过找到适合的N来确定M。于是,在M⋅X=N⋅Y+1中,A=MN,A+B=NY+1;
在M⋅X=N⋅Y−1中,A=MN,A+B=NY。在此过程中,会用到剩余定理、因式分解等。
例如:
3.1 寻找两位数的A、B,
即(A+B)(A+B−1)=99A。
令99=9⋅11(不能分成3⋅33,1⋅99,想想为什么?)。在M⋅X=N⋅Y−1的形式中,
我们有(11N-1)\mod 9=0
于是N为5+9p的形式的数,取N=5,得到M=6,A=30,B=25。同时对于B=25,另一个A为20。即
\begin{aligned}(30+25)^2=&3025\\
(20+25)^2=&2025\end{aligned}
3.2 寻找六位数的A、B,
即(A+B)(A+B-1)=(10^6-1)A
由于10^6-1=3^3\cdot 7\cdot 11\cdot 13\cdot 37,我们可以令10^6-1=143\cdot 6993(不唯一)。在M\cdot X=N\cdot Y-1的形式中,
我们有(6993N-1)\mod 143=0
可以求出N为51+143p形式的数,取N=51,则M=2494,A=127194,B=229449。同时对于B=229449,另一个A为413908。即
\begin{aligned}(127194+229449)^2=&127194229449\\
(413908+229449)^2=&413908229449\end{aligned}
到了这里,问题已基本上求解完成了,沿着这个思路,我们可以找到更多的这样的平方数。而且一般地,这种平方数的个数是无穷的。
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