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初中数学竞赛讲座——数论部分1(进位制)

第一讲正整数的表示及进位制一、基础知识:1.我们通常接触的整数都是“十进制”整数,十进制计数法就是用0,1,2…9十个数码,采用“逢十进一”的法则进行计数的方法。

例如1999就是一个一千,9个一百,9个十,9个1组成的,故1999这个数也可以表示为:1999=1×1000+9×100+9×10+9底数为10的各整数次幂,恰好是十进制数的各个位数:100=1(个位上的数—第1位), 101=10(十位上的数---第2位),102=100(百位上的数---第3位),…10n(第n+1位上的数)故1999=1×103+9×102+9×101+9×1003na记作:3na=10n-1+…+102a n-2+10其中最高位a1≠0,即,其它则是0≤a1,a.各位上的数字相同的正整数记法:999=1000-1104-1,∴999n个=10n-1111n个=1019n-,333n个=103n555n个=5(101)9n-解答有关十进制数的问题,常遇到所列方程,少于未知数的个数,这时需要根据示0到9的整数这一性质进行讨论。

.二进制及其它进制二进制即计数法就是用0,1两个数码,采用“逢二进一”的法则进行计数的方法。

例如二进制中的111记为(111)2111=1×22+1×2+1=73na )2记作:3na=2n-1××a3+…+22×a其中最高位a1≠0,,其它则是0≤a1,a2,位数(n为正整数3na )b记作:3na=b n-1××a3+…+b2×a其中最高位a1≠0,,其它则是0≤a1,(一)十进制转二进制(整数部分)辗转相除直到结果为,将余数和最后的60/2 = 30 余 0 30/2 = 15 余 0 15/2 = 7 余 1 7/2 = 3 余 1 3/2 = 1 余 1所以十进制数60转为二进制数即为 (11100)2 (二)十进制小数转换为二进制小数 方法:乘2取整,顺次排列。

具体做法是:用2乘十进制小数,可以得到积,将积的整数部分取出,再用2乘余下的小数部分,又得到一个积,再将积的整数部分取出,如此进行,直到积中的小数部分为零,或者达到所要求的精度为止。

然后把取出的整数部分按顺序排列起来,先取的整数作为二进制小数的高位有效位,后取的整数作为低位有效位。

例如:0.250.25*2 = 0.5 ------------整数部分:0 0.5*2 = 1.0 ------------整数部分:1所以十进制数0.25转为二进制数即为 0.01 所以十进制数 60.25 转为二进制数即为 (11100.01)2 二、典型问题:例1 证明:形如abcabc 的六位数总能被7、11、13整除。

证明:将已知的六位数写成十进制表达形式,得c b a c b a abcabc +⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=10101010102345)110()1010()1010(3425+⨯++⨯++⨯=c b a 100110010100100⨯+⨯+⨯=c b a )10100(1001c b a ++⨯= )10100(13117c b a ++⨯⨯= abcabc ∴总能被7,11,13整除。

【变式】试证明:任何一个四位正整数,如果四个数字和是9的倍数,那么这个四位数必能被9整除。

并把它推广到n 位正整数,也有同样的结论。

证明:设一个四位数为103a +102b +10c +d ,根据题意得a+b+c+d =9k (k 为正整数),∴d =9k -a -b -c ,代入原四位数,得 103a +102b +10c +9k -a -b -c =(103-1)a +(102-1)b +9c +9k =9(111a +11b +c +k) ∵111a +11b +c +k 是整数,∴四位数103a +102b +10c +d 能9被整除推广到n 位正整数:n 位正整数记作10n -1a 1+10n-2a 2+…+10a n-1+a n (1) ∵a 1+a 2+…+a n-1+a n =9k(k 是正整数) ∴a n =9k -a 1-a 2-…-a n-1 代入(1)得原数=10n -1a 1+10n-2a 2+…+10a n-1+9k -a 1-a 2-…-a n-1 =(10n-1-1)a 1+(10n-2-1)a 2+…+9a n-1+9k ∵10n-1-1,10n-2-1,…10-1分别表示-1999n 个,-2999n 个,…,9∴原数=9( -1111n 个a 1+ -2111n 个a 2+…+a n +k )∴这个n 位正整数必能被9整除【注】能被2、3、5、7、11、13、17、19整除的数的特征 (1)能被2整除的数的特征是个位上是偶数,(2)能被3整除的数的特征是所有位数的和是3的倍数(例如:315能被3整除,因为3+1+5=9是3的倍感)(3)能被5整除的数个位上的数为0或5, (4)能被7整除的数的特征若一个整数的个位数字去掉,再从余下的数中,减去个位数的2倍,如果差是7的倍数, 则原数能被7整除。

如果数字仍然太大不能直接观察出来,就重复此过程。

(5)能被11整除的数的特征把一个数由右边向左边数,将奇位上的数字与偶位上的数字分别加起来,再求它们的差,如果这个差是11的倍数(包括0),那么,原来这个数就一定能被11整除。

例如:判断491678能不能被11整除。

奇位数字的和9+6+8=23 偶位数位的和4+1+7=12因此,491678能被11整除。

这种方法叫“奇偶位差法”。

(6)能被13整除的数的特征把一个整数的个位数字去掉,再从余下的数中,加上个位数的4倍,如果和是13的倍数,则原数能被13整除。

如果数字仍然太大不能直接观察出来,就重复此过程。

例如:判断1284322能不能被13整除。

128432+2×4=12844012844+0×4=128441284+4×4=13001300÷13=100所以,1284322能被13整除。

(7)能被17整除的数的特征把一个整数的个位数字去掉,再从余下的数中,减去个位数的5倍,如果差是17的倍数,则原数能被17整除。

如果数字仍然太大不能直接观察出来,就重复此过程。

例如:判断1675282能不能被17整除。

167528-2×5=16751816751-8×5=167111671-1×5=1666166-6×5=136到这里如果你仍然观察不出来,就继续……6×5=30,现在个位×5=30>剩下的13,就用大数减去小数,30-13=17,17÷17=1;所以1675282能被17整除。

(8)能被19整除的数的特征把一个整数的个位数字去掉,再从余下的数中,加上个位数的2倍,如果差是19的倍数,则原数能被19整除。

如果数字仍然太大不能直接观察出来,就重复此过程。

例2.设n为正整数,计算999n个 ×999n个+1999n个解:原数=(10n –1)×(10n –1)+1×10n+10n-1111n 个1222n 个2这些数都是两个相邻的正整数的积=333×3341 ×( 1013n -+1)111n 个1 222n 个2=109n = 103n -上述结论证明了各数都是两个相邻的正整数的积4.已知:有一个三位数除以例5 已知abcd 是一个四位数,且999 =-dcba abcd ,问“”代表几?解:将abcd 及dcba 用十进制表示出来,并求差,得)1111010111(9d c b a dcba abcd --+=-。

可见,两数之差为9的倍数,从而999也应是9的倍数,故+9+9+9也是9的倍数,得“”代表9或0,由题意知0舍去,所以代表9。

例6.一个六位数的最高位是1,若把1移作个位数,其余各数的大小和顺序都不变,则所得的新六位数恰好是原数的3倍,求原六位数。

解:设原六位数1右边的五位数为x ,那么原六位数可记作1×105+x ,新六位数为10x +1, 根据题意,得 10x +1=3(1×105+x ) 7x=299999 x=428571210a a a ,这1210a a a +1321a a a -+111210k k k k a a a a a a -+--+.一个自然数的首位数字是4,将其首位数字移至末尾之后,它的大小降为原来的最小正整数。

解:设所求的数表示为4abc =410n A ⨯+,其中A=ab c (A 是一个4104ab c A =+由题意,得410n⨯+4(104)A + 39A=4(10n⨯-19996n -⨯个9143332n -⨯个3故13332n -个3必能被13整除,不难发现33332最小值是410256。

9.已知一个四位数的各位数字的和与这个四位数相加等于解:设所求四位数是abcd ,由题意得 1995=++++abcd d c b a 。

19952111011001=+++∴d c b a 。

①此时必有a =1(请读者想一想为什么?)∴101b +11c +2d =994 ②此时必有b =9(请读者想一想为什么?)85211=+∴d c 。

③对于③式,若c =8或9,则左边都大于85;若c ≤6,则左边都小于85,所以只有c =7。

将c =7代入③,得 d =4。

故所求四位数是1974。

说明:解答整数问题,常常需要从首位或末位数字入手去进行分析,本例在确定a ,b ,c ,d 的值时,我们都是采用了首位数字分析法。

例11.试证明:当abc 是37的倍数时,bca 也是37的倍数。

证明:a c b bca c b a abc ++=++=10100,10100 , a c b a bca 999)10100(10-++=∴ a abc 372710⨯-⨯=。

故当abc 是37的倍数时,bca 也一定是37的倍数。

例12.有一种室内游戏,魔术师要求某参赛者想好一个三位数abc ,然后,魔术师再要求他记下五个数acb 、bac 、bca 、cab 、cba ,并把这五个数加起来求出和N ,只要讲出N 的大小,魔术师就能说出原数abc是什么。

如果N=3194,请你确定abc 。

解:由题意,得3194=++++cba cab bca bac acb 。

两边加上abc ,得 abc c b a +=++3194)(222, abc c b a ++⨯=++∴8614222)(222。

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