真分數

2021-02-19 數學佬

以下是一篇讀者的來稿,數學佬學識不夠,不敢妄斷,不如拿出來大家看看。當然,還有很多不足,但是我喜歡這樣的勇氣。

如果想和作者聯繫的,這是他的郵箱:150083844@qq.com

以下為郵件全文,一字不改。

真分數4/n=1/x+1/y+1/z的證明

一。單位分數1/n的分解公式:

1. 將n表示為二個因子n=a*b的分解公式:

A.  1/n=1/ab=1/a(a+b)+1/b(a+b)

B.  1/n=1/ab=1/a(b+1)+1/ab(b+1)

C.  1/n=1/ab=1/b(a+1)+1/ab(a+1)

D.  1/n=1/ab=1/(ab+1)+1/ab(ab+1)

  2. 將n表示為三個因子n=a*b*c的分解公式:

     A.  1/n=1/abc=1/ab(b+c)+1/ac(b+c)

     B.  1/n=1/abc=1/ab(a+c)+1/bc(a+c)

     C.  1/n=1/abc=1/ac(a+b)+1/bc(a+b)

二。真分數4/n=1/x+1/y+1/z的分解

  1. 4/n要為真分數,則n為大於4的奇數,這裡我們要參照單位分數的分解公式

     A.  4/n=4/ab=4/a(a+b)+4/b(a+b)

         …

  2.分解方式:

1)我們的目的就是要將分子4,變為分子1,首先的第一步,叫去4法:即動分母(a+b),必須是4的倍數。註:分母的名稱分類,如在4/n=4/ab=4/a(a+b)+4/b(a+b)中,分子式中的分母n,因是原來就有的分母,因此我們將n稱為原分母。將分母(a+b),稱為動分母。

 情形1:當n+1(偶數)裡的偶因子為4的時(註:指大於n的偶數中偶因子的排序規則為…4-2-(>4)-2-4-2-(>4)-2-4-2-(>4)…,這裡的(>4)指偶因子大於4)

          A.4/n=4/(n+1)+4/n(n+1)

=1/k+1/nk   (註:n+1=4k;k為奇數,全文同)

          因此:4/n=1/x+1/y+1/z成立

   情形2:當n+1(偶數)裡的偶因子大於4的時(註:指大於n的偶數中偶因子的排序規則為…(>4)-2-4-2-(>4)-2-4-2-(>4)-2…,這裡的(>4)指偶因子大於4)

           A.4/n=4/(n+1)+4/n(n+1)=1/q+1/nq 

            (註:因n+1=4q;則q為偶數;全文同)

            因此:4/n=1/x+1/y+1/z成立

情形3:當n+3(偶數)裡的偶因子大於4的時(註:指大於n的偶數中偶因子的排序規則為…2-(>4)-2-4-2-(>4)-2…,這裡的(>4)指偶因子大於4)

           A.4/n=4*3/n*3=4*3/n(n+3)+3*4/3(n+3)

=3/nq+1/q  (註:n+3≥8k;q為偶數)

            因q為偶數,所以3/nq=1/nq+2/nq (拆分法)成立

            因此:4/n=1/x+1/y+1/z成立

情形4:當n+3(偶數)裡的偶數為4的時(註:指大於n的偶數中偶因子的排序規則為…-2-4-2-(>4)-2-4…,這裡的(>4)指偶因子大於4)

      注: 當n+3=4k時(n、k為奇數,全文同)。這個證明需要很大的篇幅,但到最後也不能給出完證?(可以看到它的成立,但不能將它表達出來???這是我向您討教之處,您可以使用電腦計算,我不行,我只會使用紙和筆)。

  1.我們首先要將n分類,將n按相同尾數分類:

    1)n的尾數為1:

      n=1;n=×1;n=××1; n=…1;…

    2) n的尾數為3:

       n=3;n=×3;n=××3; n=…3;…

    3)n的尾數為5:

       n=5;n=×5;n=××5; n=…5;…

    4)n的尾數為7:

       n=7;n=×7;n=××7; n=…7;…

5)n的尾數為9:

       n=9;n=×9;n=××9; n=…9;…

證明

說明:我們這裡給出的證明順序為2)、3)、4)。關於5)和1)的證明,我現在看來,是不能表達出來的,待數學佬看完這個證明,明白了我的思路。5)與1)的證明我整理後,再發給您。謝謝!

證2):

2-1)由n1=33;n2=73;n3=113;n4=153;n6=193;…

       那麼:根據n之後的偶數排列,使用去4法可得:

       4/33=3/33*9+1/9 

       ……  

當分子為3時,如3/33*9不能分解成兩個單位分數,那麼我們就繼續往下使用去4法,去4法的是無限使用的。分數的分解,共發現有3種方式(去4法、拆分法、乘積法),每種方式的使用都是無限的,如:

(1)去4法

4/33=3/33*9+1/9

4/33=7/33*10+1/10

4/33=11/33*11+1/11

4/33=15/33*12+1/12

4/33=19/33*13+1/13

4/33=23/33*14+1/14

       ……

  (2)拆分子法

4/33=3/33*1+1/33*1

4/33=7/33*2+1/33*2

4/33=11/33*3+1/33*3

4/33=15/33*4+1/33*4

4/33=19/33*5+1/33*5

4/33=23/33*6+1/33*6

       ……

  (3)乘積法:

4/33=1/33*25+3/25

4/33=1/33*58+7/58

4/33=1/33*91+11/91

4/33=1/33*124+15/124

4/33=1/33*157+19/157

4/33=1/33*190+23/190

       ……

註:本文中使用的奇數只有3種表示,(1)3N(N為任一奇數)。(2)3N+2。(3)3Q+1(Q為偶數)。

2-2)由n1=33;n2=73;n3=113;n4=153;n6=193;… 可得表一:

n的序列

n的值




1

33




2

73




3

113




4

153




5

193




6

233







由表一可知:

①   當數字序列為1;4;7;10…時,動分母9;39;69…等,以及原分母33;153;273…中,都有3的倍數,所以:

n1 =4/33=3/33*9+1/9

=1/33*3+1/9

n4=4/33=3/153*39+1/39

=1/33*13+1/9

n7=4/33=3/273*69+1/69

=1/33*23+1/9

因此,在此條件下:4/n=1/x+1/y+1/z成立。

 ②  當數字序列為3;6;9;12…時,動分母29;59;89等,都是形如3N+2的數(當分子為3時,分母是偶數或有形如3N+2的數,則這個分式可以分解為兩個單位分數)。所以:

N3 =4/113=3/113*29+1/29

=3/113(29+1)+3/113*29(29+1)+1/29

=1/113*10+1/113*29*10+1/29

N6=4/233=3/233*59+1/59

=3/233(59+1)+3/233*59(59+1)+1/29

=1/233*20+1/233*59*20+1/29

N9=4/353=3/353*89+1/89

=3/353(89+1)+3/353*89(89+1)+1/89

=1/353*30+1/353*89*30+1/89

 因此,在此條件下:4/n=1/x+1/y+1/z成立。

 ③  當數字序列為2;5;8;11…時,當用分子3分解時,因得到的動分母19;49;79…等為形如3Q+1的數,所以當分子是3時,分解不成功。我們再用分子為7分解,可得:動分母是10的倍數(10中有分子2與5,所以可將7拆分為2與5)。所以:

N2 =4/73=7/73*20+1/20

=2/73*20+5/73*20+1/20

=1/73*10+1/73*4+1/20

N5=4/193=7/193*50+1/50

=2/193*50+5/193*50+1/50

=1/193*25+1/193*10+1/50

N8=4/313=7/313*80+1/80

=2/313*80+5/313*80+1/80

=1/313*40+1/313*16+1/80

因此,在此條件下:4/n=1/x+1/y+1/z成立。

證3):由n1=25;n2=65;n3=105;n4=145;n6=185;…

  可得表二

n的序列

n的值





1

25





2

65





3

105





4

145





5

185





6

225










由表二可知:因原分母有因子5,5屬於3N+2情形,所以當分子為3時,分解式都是成立的。如:

n1 =4/25=3/25*7+1/7

=3/35(5+1)+3/35*5(5+1)+1/7

=1/35*2+1/35*52+1/7

N2=4/65=3/65*17+1/17

=3/221(5+1)+3/221*5(5+1)+1/17

=1/221*2+1/221*5*2+1/17

N3=4/105=3/105*27+1/27

=3/567(5+1)+3/567*5(5+1)+1/27

=1/567*2+1/567*5*2+1/27

因此,在此條件下:4/n=1/x+1/y+1/z成立。

  可得表三:

n的序列

n的值





1

17





2

57





3

97





4

137





5

177





6

217










由表三可知:當分子取3時,動分母都是5的倍數,證明參見表二後(原分母有因子5的證明)。

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