數論問題總是很難|教家長輔導奧數

今天的題目是數論問題,

所用知識不超過小學5年級。

題目(5星難度):

有沒有某個自然數n使2016*n^2等於4個連續自然數的平方和?

注:n^2表示n的平方。

輔導辦法:

題目寫給小朋友,讓他自行思考解答,若20分鐘還不能解答,由家長講解。

講解思路:

本題中條件就一個等式,

判斷等式成立的一種方法是餘數,

而完全平方數除以4的餘數有規律的,

這就是本題的突破口。

先複習兩個關於餘數的知識點:

設m,n,p,q,a,b都是正整數,p除以n的餘數是a,q除以n的餘數是b,(1)若m=p+q,則m與a+b除以n的餘數相同;(2)若m=p*q,則m與a*b除以n的餘數相同。

步驟1:

先思考第一個問題,

自然數p的平方除以4餘數是多少?

將p分為奇數和偶數來考慮:

當p是偶數時,設p=2k,

則p^2=4*k^2,

此時p^2除以4的餘數是0;

當p是奇數時,設p=2k+1,

則p^2=4k(k+1)+1,

此時p^2除以4的餘數是1。

因此餘數要麼是1要麼是0。

步驟2:

再思考第二個問題,

4個連續自然數的平方和除以4餘數是幾?

4個連續自然數中一定2奇2偶,

結合步驟1的結論,

應用我們關於餘數的知識點(1),

其除以4的餘數就是2。

步驟3:

再思考第三個問題,

題目中的等式可能成立嗎?

2016除以4的餘數是0,

故2016*n^2除以4的餘數也是0,

但步驟2中的結論是2,

故等式左右兩邊除以4的餘數不相同,

所以滿足題目中要求的n不存在。

思考題 (5星難度):

有沒有兩個自然數m,n滿足:

m^2+(m+1)^2+(m+2)^2=2019*n^2?


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