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数学奥林匹克报数学竞赛问题讨论区数论 → 1到n求和、平方和、阶乘和中有几个平方数?

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1到n求和、平方和、阶乘和中有几个平方数?
李启印
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1到n求和、平方和、阶乘和中有几个平方数?

前几天watt5151提出一个完全平方数的好题,参与讨论热烈,得到不错的解答,帖子本身得到很好的充实,现在把这个帖转到这个版块来了。

又想到这样一个平方数的问题,我们知道:和13+23+33+……+n3对每个正整数n,其结果都是平方数(wubingjie在做法国的题目时有一个以它为背景,他也提出了两个求方程整数解的题目),

那么和1+2+3+……+n的结果中有几个平方数?

和12+22+32+……+n2的结果中有几个平方数?

和1!+2!+3!+……+n!的结果中有几个平方数?

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2006-12-1 10:13:00
wubingjie
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13+23+33+……+n3对每个正整数n,其结果都是平方数

关于这个题,我找到了一篇好的阅读文章,是关于他的推广,摘自《初等数学前沿》,余红兵教授撰写的,可以点击图片下栽

 


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有志者,事竟成,破釜沉舟,百二秦关终属楚
苦心人,天不负,卧薪尝胆,三千越甲可吞吴
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2006-12-3 22:07:00
wubingjie
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yunxiu
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李老师的第一个问题1+2+3+……+n的结果中有几个平方数?

答案:无穷多个,最小的“非平凡”解是n=8。根据求和公式,我们要求n(n+1)/2是一个平方数,由于n和n+1互素,所以就有n=x2,n+1=2y2;或者n=2y2,n+1=x2。相减得x2-2y2=±1。这类方程被称作是Pell方程在潘承洞、潘承彪的《初等数论》第七章有专门的讲解。柯召、孙琦的《谈谈不定方程》第二章也有专题解说。

我们引用《谈谈不定方程》关于Pell方程的定理:设D是一个正整数且不是一个平方数,则x2-Dy2=1有无限多组整数解,设x0,y0是使得x最小的一组正整数解,则原方程的所有解都可以用x+y√D=±(x0+y0√D)n表示,其中n是任意正整数。

上面的最小正整数解也被称作是Pell方程基本解。x2-2y2=1的基本解为(3,2)由它可以构造出无限多个解,所以满足要求的n也是无限多个的。

 

 

[此贴子已经被作者于2006-12-4 12:45:00编辑过]
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2006-12-3 23:38:00
李启印
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3个问题的缘起:第一次遇到这个题的时候,是原来辅导学生参加华罗庚金杯赛:①1×2×3×……×n3是一个数的平方,求n

②1×2×3×……×n4是两个自然数的乘积,求n

拿到这两个题目,吓了我一跳,这从哪里入手?主要是这是对小孩辅导啊!后来又想了想,既然是对小孩的内容,不应该多高深,从尾数出发,若n≥5,则n!的个位为0,加3后,个位为3,没有一个自然数的平方个位是3,所以n≤4,当n4时,4!+327(不行);

n3时,3!+39,(可以);当n2时,2!+35(不行);当n1时,1!+34(可以)。

两个连续自然数的乘积个位是026,减4后分别是682,这样n≥5时,n!个位为0,又不行,所以n4时,4!+428≠相邻自然数之积;n3时,3!+410≠相邻自然数之积;n2时,2!+462×3(可以),n1时,也不行。

对阶乘和找平方数,也是这样,3!+4!+5!+6!+……n!的个位也是0,而(1!+2!=3),所以n≥4时,阶乘和个位都是3,没有哪个自然数的平方个位为3,所以n3时,1!+2!+3!=9是平方数,n21!+2!=3不是平方数,n11!=1是平方数。

主要是最近都在讨论平方数,想到了这个唬人的问题。

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2006-12-5 14:56:00
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二、平方和问题,是个难题。(二、三放在一起,深深浅浅混淆视听)

人们已经知道了n=1时(平凡解);

n=24时,12+22+32+42+……+242=24×(24+1)×(2×24+1)/6=4×25×49=702(非平凡解)

我国四川大学数学系马德刚先生给出初等证明,(马先生的这篇论文分别刊登在1985年第4期《四川大学学报》(这篇论文是受中科院科学基金资助的一个课题);1985年第9期《科学通报(英文版)》)。

文章开始:1975年E·Lucas(法国,1842~1891)问丢番图方程6y2=n(n+1)(2n+1)是否只有非平凡解n=24,y=70。剑桥Watson(1886~1965)和Ljunggren(德国)给出了肯定的回答,他们分别利用椭圆函数和四次括域上的pell方程给出了证明,证明很复杂。Mordell(英国,1888~1972)问是否有一个初等证明。本文给出了一个完全初等的证明,因而完全解决了Mordell提出的问题。

本站在几何版面有一个“Mordell不等式”的帖子,就是那个Mordell。

马德刚先生的论文参考文献上是Watson在1918年刊登的,Ljunggren是1952年刊登的。

下面给出马德刚先生的论文。

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2006-12-5 16:01:00
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马德刚先生发表在1985年第9期《科学通报(英文版)》上的文章点击浏览该文件
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2006-12-5 16:11:00
admin
美女呀,离线,留言给我吧!
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马德刚先生发表在1985年第4期《四川大学学报》上的文章:

点击浏览该文件
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2006-12-5 16:30:00
天下无双
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说说本人看法:

 

首先令1^2+2^2+3^2+……+n^2=S

     ∵n+1/n=1+1/n不可约,∴(n,n+1)=1

                     同理有(n,2n+1)=1

                           (n+1,2n+1)=1

若n中有素因数P(P≥5)的奇数次方,则由

                            (n,n+1)=1

                           (n,2n+1)=1

                           (n+1,2n+1)=1

可得n+1,2n+1中都没有P因子。

   则S有素因数P的奇数次方,显然不可能为完全平方数。

            ∴n,n+1,2n+1必都为2^a*3^b*M^2之类的数。

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2006-12-5 21:55:00

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