完全平方數中的規律

2021-02-25 某的記錄

PS:很近之前自己收集的資料

一個正整數如果是另一個整數的完全平方,那麼我們就稱這個數為完全平方數,也叫做平方數。

如:0,1,4,9,16,25,36,49,64,81,100,121,144,169,196,225,256,289,324,361,400,……

(一)完全平方數的性質  

通過對這些完全平方數的觀察和分析,我們可以獲得一些規律性的認識。下面是完全平方數的一些常用性質:

性質1:完全平方數的末位數只能是0,1,4,5,6,9。
  性質2:奇數的平方的個位數字為奇數,十位數字為偶數。

性質3:如果完全平方數的十位數字是奇數,則它的個位數字一定是6;反之,如果完全平方數的個位數字是6,則它的十位數字一定是奇數。

性質4:凡個位數字是5,但末兩位數字不是25的自然數不是完全平方數;末尾只有奇數個「0」的自然數(不包括0本身)不是完全平方數;個位數字為1,4,9而十位數字為奇數的自然數不是完全平方數。

性質5:偶數的平方是4的倍數;奇數的平方是4的倍數加1。

性質6:奇數的平方是8n+1型;偶數的平方為8n或8n+4型。

性質7:平方數的形式必為下列兩種之一:3k,3k+1。

性質8:不能被5整除的數的平方為5k±1型,能被5整除的數的平方為5k型。

性質9:平方數的形式具有下列形式之一:

16m,16m+1,16m+4,16m+9。

性質10:完全平方數的各位數字之和只能是0,1,4,7,9。

性質11: a2b為完全平方數的充要條件是b為完全平方數。

性質12:如果質數p能整除a,但p2不能整除a,則a不是完全平方數。

性質13:在兩個相鄰的整數的平方數之間的所有整數都不是完全平方數,即若n2<k<(n+1)2, 則k一定不是完全平方數。

性質14:一個正整數n是完全平方數的充分必要條件是n有奇數個因子(包括1和n本身)。

性質15:完全平方數的約數個數是奇數個。約數的個數為奇數個的自然數是完全平方數。

性質16:若質數p整除完全平方數a,則p2|a。

 

(二)與上述性質相對應的幾個結論

1.個位數是2,3,7,8的整數一定不是完全平方數;

2.個位數和十位數都是奇數的整數一定不是完全平方數;

3.個位數是6,十位數是偶數的整數一定不是完全平方數;

4.形如3n+2型的整數一定不是完全平方數;

5.形如4n+2和4n+3型的整數一定不是完全平方數;

6.形如5n±2型的整數一定不是完全平方數;

7.形如8n+2, 8n+3, 8n+5, 8n+6,8n+7型的整數一定不是完全平方數;

8.數字和是2,3,5,6,8的整數一定不是完全平方數。

(三)範例解析
[例1]:一個自然數減去45及加上44都仍是完全平方數,求此數。
解:設此自然數為x,依題意可得
x-45=m2.(1)
x+44=n2.(2)(m,n為自然數)
(2)-(1)可得 n2- m2=89, (n+m)(n-m)=89
但89為質數,它的正因子只能是1與89,於是。解之,得n=45。代入(2)得。故所求的自然數是1981。

 

[例2]:求證:四個連續的整數的積加上1,等於一個奇數的平方。
分析:設四個連續的整數為n,(n+1),(n+2),(n+3),其中n為整數。欲證
n(n+1)(n+2)(n+3)+1是一奇數的平方,只需將它通過因式分解而變成一個奇數的平方即可。
證明:設這四個整數之積加上1為m,則
m=n(n+1)(n+2)(n+3)+1=(n2+3n+1)2=[n(n+1)+(2n+1)] 2
而n(n+1)是兩個連續整數的積,所以是偶數;又因為2n+1是奇數,因而n(n+1)+2n+1是奇數。這就證明了m是一個奇數的平方。

 

[例3]:求證:11,111,1111,.,111...1(n個1)這串數中沒有完全平方數。
分析:形如111...1(n個1)的數若是完全平方數,必是末位為1或9的數的平方,即
111...1(n個1)=(10a+1) 2 或 111...1(n個1)=(10a+9) 2
在兩端同時減去1之後即可推出矛盾。
證明:若111...1(n個1)=(10a+1) 2=100a2+20a+1,則
111...10=100a2+20a, 111...1(n-1個1)=10a2+2a
因為左端為奇數,右端為偶數,所以左右兩端不相等。
若111...1(n個1)=(10a+9) 2,同理。
綜上所述,不可能是完全平方數。
另證:由為奇數知,若它為完全平方數,則只能是奇數的平方。但已證過,奇數的平方其十位數字必是偶數,而十位上的數字為1,所以不是完全平方數。

 

[例4]:從200到1800的自然數中有奇數個約數的數有多少個?
分析:有奇數個約數為完全平方數,即求從200至1800的自然數中有多少個完全平方數。
解:從200到1800的自然數中,完全平方數有152,162,……,422。共有42―15+1=28個數滿足題意。

 

[例5]:用300個2和若干個0組成的整數有沒有可能是完全平方數?
解:設由300個2和若干個0組成的數為A,則其數字和為600
3︱600 ∴3︱A
此數有3的因子,故9︱A。但9︱600,∴矛盾。故不可能有完全平方數。

 

[例6]:試求一個四位數,它是一個完全平方數,並且它的前兩位數字相同,後兩位數字也相同。
解:設此數為aabb,則:aabb=a0b*11
此數為完全平方,則必須是11的倍數。因此11︱a + b,而a,b為0,1,2,9,故共有(2,9), (3,8), (4,7),(9,2)等8組可能。
直接驗算,可知此數為7744=88。

 

[例7]:求滿足下列條件的所有自然數:
(1)它是四位數。
(2)被22除餘數為5。
(3)它是完全平方數。
解:設22n+5=N2,其中n,N為自然數,可知N為奇數。
N2-16=11(2n-1), (N+4)(N-4)=11(2n-1)
11︱N - 4或11︱N + 4
N=(2k-1)*11+4, N=22k-5 或 N=22k-15 (k=1,2,.)
經試數可知,此自然數為1369, 2601, 3481, 5329, 6561, 9025。

 

[例8]:有兩個數,它們各個數位的數字從左到右越來越大,其中一個六位數是另一個數的平方,求這兩個數。
解:由題意可知這個六位數的個位數字應大於或等於6。∵123456=3×83×643不是完全平方數,又因為完全平方數個位只能是0,1,4,5,6,9。∴這個六位數的個位只能是9。∴另一個數的個位只能是3或7,並且另一個數是大於300的三位數。∵數字從左到右越來越大,∴個位數只能是7,∴可能有347,357,367,457,467,經檢驗,只有3672=134689符合。

 

[例9]:甲、乙兩人合養了n頭羊,而每頭羊的賣價又恰為n元,全部賣完後,兩人分錢方法如下:先由甲拿十元,再由乙拿十元,如此輪流,拿到最後,剩下不足十元,輪到乙拿去。為了平均分配,甲應該補給乙多少元?
解:n頭羊的總價為n2元,由題意知n2元中含有奇數個10元,即完全平方數n2的十位數字是奇數。如果完全平方數的十位數字是奇數,則它的個位數字一定是6。所以,n^2的末位數字為6,即乙最後拿的是6元,從而為平均分配,甲應補給乙2元。

 

[例10]:矩形四邊的長度都是小於10的整數(單位:公分),這四個長度數可構成一個四位數,這個四位數的千位數字與百位數字相同,並且這四位數是一個完全平方數,求這個矩形的面積。
解:設矩形的邊長為x,y,則四位數
N=1000x+100x+10y+y=1100x+11y=11(100x+y)=11(99x+x+y)
∵N是完全平方數,11為質數 ∴x+y能被11整除。
又由分析可得x+y=11。
∴N=112*(9x+1)∴9x+1是一個完全平方數,驗算知x=7滿足條件。
又由x+y=11得y=4。∴S=xy=28cm2。

 

[例11]:少年宮遊樂廳內懸掛著200個彩色燈泡,這些燈泡或明或暗,十分有趣。
這200個燈泡按1—200編號,它們的亮暗規則是:
第一秒,全部燈泡變亮;
第二秒,凡編號為2的倍數的燈泡由亮變暗;
第三秒,凡編號為3的倍數的燈泡改變原來的亮暗狀態,即亮的變暗,暗的變亮;
一般地,第n秒凡編號為n的倍數的燈泡改變原來的亮暗狀態。
這樣繼續下去,每4分鐘一個周期。問:第200秒時,明亮的燈泡有多少個?
分析:燈泡最終是明或暗與開關被拉的次數的奇偶性有關。最後明亮的燈泡開關應被拉過奇數次。而開關被拉動的次數等於該燈泡編號數的約數的個數,因此約數個數為奇數個的編號,燈泡亮著,即編號為完全平方數的燈泡符合題意。
解:某個燈泡,如果它的亮暗變化的次數是奇數,那麼它是明亮的。根據題意可知,號碼為K的燈泡,亮暗變化的次數等於K的約數的個數,若K的約數的個數是奇數,則K一定是平方數。所以200秒時,那些編號是平方數的燈泡是明亮的。因為200以內有14個平方數,所以200秒時明亮的燈泡有14個。

 

[例12]:「1993與一個三位數的和」是一個完全平方數,這樣的三位數有多少個?
解:設滿足題目需求的平方數為χ,則由
452<1993+100<462,
542<1993+999<552,可知
452<1993+100≤χ≤1993+999<552
其中共有462,472,……,542這9個完全平方數。
∴共有9個三位數符合要求。

(四)練習題
1.把1—50這50個數的平方數從小到大排成一個多位數149162536……,請問這個多位數共有(      )位數字。

2.46305乘以一個自然數a,積是一個完全平方數,則最小的a是        。

3.祖孫三人,孫子和爺爺的年齡之積是1512,而爺爺,父親,孫子三人的年齡之積是完全平方數,父親的年齡是        。

4.把一個兩位數的個位與十位數字交換後得到一個新數,它與原來的數字加起來恰好是某個自然數的平方,這個和數是        。

5.已知n/2是完全平方數,n/3是立方數,則n的最小值為        。

6.已知一個自然數的平方的十位數是8,這個完全平方數的個位數字     。

7.如n減58是完全平方數,n加31也是完全平方數,則n是        。

8.從1986,1989,1992,1995,1998這五個數中挑出不能寫成兩個自然數的平方差的數是        。

9.用240個5和若干個0組成的數,是否為完全平方數?

10.是否存在自然數a,b使得2ab11*7是完全平方數?

11.一所小學開運動會,全體學生在操場上排隊,如果每行24人,26行排不完,27行又有餘;如果每行23人,27行排不完,28行又有餘。後來體育老師調整了隊形,正好排成每行人數和行數相等的隊形,問這所小學共有學生多少人?

12.小東和小明一起到果園去栽樹,準備好的樹苗正好可以把這些果樹栽成每行每列相同棵數的方陣,每人栽好8棵就休息一次,當他們把300多棵樹苗都栽好時,每人休息的次數相同,但最後一次小明栽的樹不到8棵。問他們共栽了多少樹?

13.小亮邀請小強一起玩彈子遊戲,小亮拿出一盒彈子(不滿100個),彈子的數量是一個完全平方數。他們每人10個、10個的輪流取出,但到最後一輪,小強只拿到6個。為了平均分配,小亮給了小強2個,這樣兩人拿到的彈子就一樣多了。問這盒彈子共有多少個?

14.兩個正整數的和比積小1997,並且其中一個是完全平方數,求較大數與較小數的差。

15.設p,m,n為一組勾股數,其中p為奇質數,且n>p, n>m。求證:2n-1必為完全平方數。

16.設平方數y2是11個相繼整數的平方和,求y的最小值。

17.求自然數n,使Sn=9+17+25+……+(8n+1)=4n2+5n為完全平方數。

18.是否存在一個2000位的整數,它是某整數的平方,且在十進位中至少有1999個數字是5?

19.是否存在兩個正整數a,b,使得(a2+2b)與(b2+2a)同為完全平方數?

20.若a,b為整數,求證:[a4+b4+(a+b)4]/2是完全平方數。

21.求k的最大值,使得37可以表示為k個連續正整數之和。

22.若a,b為整數,且24a2+1=b2。求證:a,b中有且僅有一個是5的倍數。

23.求證:若a是完全平方數,則a的正約數的個數一定是奇數;反之,若自然數a的正約數的個數為奇數,則a是完全平方數。

24.求出滿足下列條件的所有三位數:這個三位數的平方的末三位數就是原來的三位數。

25.若d為自然數,求證:2d-1,5d-1,13d-1不可能都是完全平方數。

26.加上400後就可以成為完全平方數的四位數有幾個?

27.四個連續正整數的倒數和為19/20,則這四個整數的平方和是    。

28.求證:對任意正整數k,2k-1和2k+1兩數中至少有一個不能等於兩整數的平方和。

29.若a,b是相鄰兩個自然數,c=a*b,求證:a2+b2+c2是某個奇數的平方。

30.使得m2+m+7是完全平方數的所有整數m的積是多少?

31.設正整數a,b,c,d滿足a2+62=b2, d2+102=c2,求c2+d2-a2-b2的值。

32.使28+211+2n為完全平方數的n的值。

33.若A1,A2,A3,……,Ak是n的全部正約數,求證nk是完全平方數。

34.設正整數d不等於2,5,13,求證在集合{2,5,13,d}中可以找到兩個不同的元素a,b,使得ab-1不是完全平方數。

35.求一個三位數,使它等於一個自然數n的平方,且各位數字之積等於n-1。

36.接連寫出偶數個1形成的數A,再寫出一半那麼多個的4形成的數B。試證:A+B+1是完全平方數。

37.若某整數為完全平方數,且末四位數字相同,求這種整數。

38.求使得2m+3n為完全平方數的所有正整數m和n。

39.求一個最大的完全平方數,在劃掉它的最後兩位數後,仍得到一個完全平方數(假定劃掉的兩個數字中有一個非零)。

40.設有四個整數2,5,13及d,其中d不等於2,5,13。證明:在四個數中存在兩個數a,b使得a*b-1不是完全平方數。

41.若x,y為正整數,使得x2+y2-x能被2xy整除。求證:x為完全平方數。

42.證明:7111…12888…89是一個完全平方數(1和8均為n-1個)。

43.已知直角三角形的兩直角邊長分別為p,m,斜邊長為n,且p,m,n均為正整數,l為質數。求證:2(p+m+1)是完全平方數。

44。有這樣一個數組,由K個互不相同的自然數(不含0)組成,其中任一兩個數之和都是完全平方數,稱之為平方數組。當K=3時,求使這三個數之和為最小的一個平方數組。當K=4,5時又如何?

45.自然數N是完全平方數。N不是10的倍數,但把N最後兩位數字擦去,剩下的剛巧還是完全平方數(例如N可以是121,把21擦去,剩下的1還是完全平方數)。問N最大是多少?

46.設1/a+1/b=1/c,其中a、b、c是正整數,且三個數的最大公因數是1,求證:
a+b是一個完全平方數

47.下列哪一個數一定不是某個自然數的平方(其中n為自然數)

(A)3n2-3n+3.(B) 4n2+4n+4.(C)5n2-5n-5.(D)7n2-7n+7.(E)11n2+11n-11.

48.求證:四個連續的自然數的乘積不能表示成整數平方的形式.

49.求證:五個連續的自然數的乘積不能表示成整數平方的形式.

50. 求證:對於任意自然數n,n4+2n3+2n2+2n+1不是完全平方數.

51.假設n是自然數,d是2n2的正約數,求證:n2+d不是完全平方數

52. 若x和y都是自然數,試證:x2+y+1和y2+4x+3的值不能同時都是完全平方數.

53. 是否存在自然數x和y,使得x2+y和y2+x都是完全平方數?

54. 使得n2-19n+91為完全平方數的自然數n有多少個?

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    北京奧數網訊 智康1對1付金海老師每日提供奧數天天練試題供咱們小升初的孩子練習,今日發布數論——完全平方數的性質之整除。     點擊進入:奧數天天練   考點:完全平方數的性質-整除   難度:3星   來源:少年數學智力冬令營   題目:記
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    小明問小華說:「從362到399之間能找到完全平方數嗎?」。小華說:「當然不能了。」「為什麼呢?」小明不解地問。小華這樣解釋:為什麼說從362到399沒有完全平方數呢?你想啊,和362最接近,又比它小的完全平方數是多少呢?361對吧?也就是19的平方,那麼比399大,但最接近399的完全平方數是多少呢?是400,也就是20的平方。那我們再想一下完全平方數,它的定義是兩個完全相同的自然數相乘所得的積為完全平方數。19和20之間還有自然數嗎?顯然是沒有的。