小学六年级
原题:1/60是哪两个分数单位之差?有多少种?写出所有的答案。
数学描述:1/60=1/()-1/()
以下为老蝉的小学生解答:
分解质因数方法的一般思路:
60=1*2*2*3*5 (这个1不能省略,否则,又变回特殊的思考方法了)
=1*60=2*30=3*20=4*15=5*12=6*10
能被60整除的数:
1,2,3,4,5,6,10,12,15,20,30,60;
将以上没有公约数的两两相减(大减小),可得:
重新排列一下得表一:
为了表达方便,我们用以下式子表示(其中字符x,y,x’,y’等并不涉及解方程,只是为了表达方便,算法都是小学生会的加减乘除):
1/60=1/x-1/y=(y-x)/xy=(x’-y’)/z=(x’-y’)/60*(x’-y’)
以
5-2,15-2;
5-3,10-3,20-3;
15-4;
12-5;
这一组为例,可以列出表二:
这一组的答案是:
24 40
35 84
36 90
42 140
44 165
51 340
52 390
同理可得表一中第一列的答案为:
10 12
12 15
15 20
20 30
30 60
表一中第一行(除去2-1)的答案为:
40 120
45 180
48 240
50 300
54 540
55 660
56 840
57 1140
58 1740
59 3540
下面是李骏先生提供的一般解
关于任意自然数倒数表为两个自然数倒数差的解集
作者:李骏
引理1 设任意自然数n,1/n = 1/a – 1/b(1)(其中a,b为自然数)的解集为N;而n的互素的因子对的集合为M,则|N| = |M|。
证明:设a,b为1/n = 1/a – 1/b的一个自然数对解,a,b的最大公约数(a,b)= r,令
a=r*a1,b=r*b1
则1/n = 1/r(1/a1– 1/b1) 或 n = r*a1*b1/(b1-a1)(2)
因为b1-a1不能整除a1*b1 否则
因(a1,b1)=1,则有(b1-a1)|a1 or (b1-a1|)|b1这都将与(a1,b1)=1矛盾
所以必有(b1-a1)|r 从而(2)式可表为 n = k*a1*b1 , k=r/(b1-a1)
因而 a1,b1是n的因子,而且(a1,b1)= 1 ,所以 a1,b1 属于 M
就是说,N中的任意一个a,b都可以找到一个对应的 a1,b1 属于M
另一方面,对于任意的 a1,b1 属于M,我们可以构造一个(1)的解。
a1,b1最小公倍数[a1,b1] = a1*b1/(a1,b1)=a1*b1 ,而显然n是a1,b1的一个公倍数,所以有a1*b1|n
不放假设 b1>a1,令k=(b1-a1)*n/(a1*b1),a=k*a1, b=k*b1,则有
1/a-/1/b = (b1-a1)/(k*a1*b1)=1/n
这样a,b属于N
综上,N与M之间是一一对应关系,所以|N| = |M|
引理2 设自然数n 的因子分解式为p1r1*p2r2*…ptrt,其中pi为不同的素因子,ri为对应指数,则n的互素因子对的集合M的元素个数为|M|= 1/2[(2r1+1)…(2rt+1)-1](3).
证明:我们对素因子个数t用数学归纳法。