用1~9這九個數字,分別替代等式中的各個星號,使得等式成立

2020-12-11 速算與巧算

在下面的等式中,用1~9這九個數字,來分別代替星號,每個數字只能使用一次。

這個題中的兩個等式,都是一個一位數乘以一個兩位數得到一個三位數。

要想解決這個問題,如果採用「湊數」的方法,用這9個數字一一去試,雖說理論上可以實現,但真是不知道要算到什麼時候!

那麼這道題從哪裡入手,比較簡單易行呢?相對來說,還是從乘積個位數開始入手比較方便。

說到這裡,我們自然會想到九九乘法表(「乘法口訣」),從"一一得一"開始,到"九九八十一"為止,這個表中一共有45個等式。

在我們的這兩個乘法算式中,9個數字分別用9個星號代替了,因此各個數字均不相同。從而我們得出:

1×1=1,

2×2=4,

3×3=9,

4×4=16,

5×5=25,

6×6=36,

7×7=49,

8×8=64,

9×9=81,

1×2=2,

1×3=3,

1×4=4,

1×5=5,

1×6=6,

1×7=7,

1×8=8,

1×9=9,

2×6=12,

3×5=15,

4×6=24,

5×7=35,

5×9=45,

6×8=48。

這23個乘法等式,由於都有重合的數字,所以不可能出現在我們的答案當中。

根據已知條件,乘積的個位數也是1~9中的一個,不能是0。因此

2×5=10,

4×5=20,

5×6=30,

5×8=40。

這4個等式,由於都含有0這個數字,所以也不可能出現在我們的答案之中。

那麼,在答案中可能出現的乘法等式,就只有以下18個:

2×3=6,

2×4=8,

2×7=14,

2×8=16,

2×9=18,

3×4=12,

3×6=18,

3×7=21,

3×8=24,

3×9=27,

4×7=28,

4×8=32,

4×9=36,

6×7=42,

6×9=54,

7×8=56,

7×9=63,

8×9=72。

但是其中這裡面:

積的個位數為1的,只有3×7=21;

積的個位數為3的,只有7×9=63;

積的個位數為7的,只有3×9=27。

這些等式也不可能出現在答案中,因為我們的那兩個乘法算式,具有相同的乘積。如果這個積的個位數為1,3或7,那麼這兩個乘法算式就只能應用同一句乘法口訣,更進一步說,它們的數字是相同的。

餘下的這15個等式,都可能出答案當中。現在我們把這些等式,按積的個位數分類列成下表。

現在我們根據列出的表格數據,試著把等式中的星號換成1~9。

若積的個位數為2,則兩個乘法算式可能有以下幾種情況。

(1)3×4=12和6×7=42;

(2)3×4=12和8×9=72;

(3)4×8=32和6×7=42;

(4)6×7=42和8×9=72。

為什麼不考慮下面兩種情況?

3×4=12和4×8=32

4×8=32和8×9=72

因為有重複數字出現!

我們以情況(1)為例,說明如何在各種情況下尋找答案,或是證明不存在答案。

若是情況(1),則兩個乘法算式中各數的個位數無非是2,3,4,6,7,而且2限定為積的個位數。具體地說,無非是:

第一種:3×*4=**2=*6×7(1a)

第二種:3×*4=**2=*7×6(1b)

第三種:4×*3=**2=*6×7(1c)

第四種:4×*3=**2=*7×6(1d)

那些星號所佔的位置,填入的只可能是1,5,8,9。

於是我們試著把這些數字逐一代替(1a)的左數第一個星號,並進行試算,結果發現

3×14=42,

3×54=162,

3×84=252,

3×94=282。

這些乘法算式,要麼乘積不是三位數,要麼數字發生重複,要麼含有數字6(從而與另一乘法算式中的數字發生重複),因此 說明(1a)不能提供給我們正確答案。

同理可得,(1b)也不可能。

同樣,我們有

4×13=52,

4×53=212,

4×83=332,

4×93=372。

這裡,要麼積不是三位數,要麼數字發生重複,因此(1c)和(1d)也不可能提供正確答案。

總而方之,在情況(1)下沒有符合要求的答案。

對於情況(2)、(3)、(4),用類似的方法進行尋找,結果發現它們都不可能提供正確答案。

這裡需要說明的是,有時候試算的乘法算式中,各位數字並不重複。

例如在情況(2)(等式為3×4=12和8×9=72)中,我們會遇到54×3=162,不但其中出現的數字互不重複,而且它們與另一個乘法算式中出現的個位數8,9也不重複。這時說明有找到一個答案的希望。於是我們得進一步尋找,即把餘下的惟一數字7,來代替*8×9和*9×8中的星號,並進行試算,看它們能不能等於162。如果結果正確,我們就找到了一個答案;如果不能,就說明在這種情況下還是沒有答案。當然,這裡是沒有答案。

同樣,對積的個位數分別為4,6,8的情況,也進行這樣的尋找和計算。結果我們僅找到

6×29=174=58×3

2×78=156=39×4

這就是我們這道題目兩個僅有的正確答案。

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