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正整数N,且N大于2,知道N的所有约数之积等于N的16次方,问N的最小值是多少?

(2019-02-28 00:24:03)
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奥数

分类: 小学奥数
正整数N,且N大于2,知道N的所有约数之积等于N的16次方,问N的最小值是多少?一道有趣的奥数数论试题。分析过程通俗易懂。

奥数教练级十五年经验武汉童老师亲自分析解答:

分析:一个正整数通过分解质因数后写成标准格式,那么这个正整数有多少个约数呢?约数个数=每个质因数的指数加1的和再相乘的积就是约数的个数了,这其实用到的就是加乘原理得到的计算公式。

比如12的约数有多少个呢?

12=2的2次方×3的1次方


那么12的约数个数为(2+1)×(1+1)=6个。


又因为6个约数每两个约数为一组,每组乘积都等于12,所以6个约数的乘积就等于12的3次方。

详细如下:

1×12=2×6=3×4=12

其实道理就是:

最小约数×最大约数=第二小约数×第二大约数=第三小约数×第三大约数



总之:第X小约数×第X大约数=N,当然约数按照大小两个为一组,每组乘积都是N本身,所以这个时候要求约数的个数必须是偶数个,这个题目当中正好满足这个要求,乘积为N的16次方,所以有32个约数存在。


题目当中为N的16次方,所有16组,有32个约数,32等于每个质因数的指数加1的和再相乘的积。

指数至少为1,所以指数加1至少为2,所以约数个数一定是若干个大于等于2的正整数相乘。所以把32分成几个大于等于2的正整数相乘, 分类枚举,最多分成5个2相乘,最少1个数就是32本身,所以可以分成5大类进行讨论和比较。具体如下:

32=2×2×2×2×2=2×2×2×4=2×2×8=2×4×4=2×16=4×8=32


上面的式子不难理解,其实就是分解质因数后,分成了一五个不同的质因数,4个不同的质因数,3个不同的质因数,2个不同的质因数,以及一个质因数的情况。


而对应的质因数的指数等于上面每个数减去1。因为N要最小,所以每次更大的指数应该对应选择更小的质因数来构造N。


    1、32=2×2×2×2×2时,N最小为2×3×5×7×11=2310

2、32=2×2×2×4时,N最小为2的3次×3×5×7=840

  3、32=8×2×2时,N的最小值为2的7次方×3×5=1920

             4、32=4×4×2时,N的最小值为2的3次方×3的3次方×5=1080

5、32=2×16时,N最小为2的15次方×3=1024×32×3=98304

6、32=8×4时,N最小为2的7次方×3的3次方=3429

7、32=32时,N最小为2的31次方>2的10次方=1024

综上可得,N=840为最小取值。


正整数N,且N大于2,知道N的所有约数之积等于N的16次方,问N的最小值是多少?
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