4.2 構造法
構造法是一種重要的數學方法,它靈活多樣,數論中的許多問題都可以通過構造某些特殊結構、特殊性質的整數或整數的組合來解決。
例5 9999和99!能否表示成為99個連續的奇自然數之和?
解:9999能。因為9999等于99個9998之和,所以可以直接構造如下:
9999=(9998-98)+(9998-96)+…+
=(9998-2)+9998+(9998+2)+…+
=(9998+96)+(9998+98)。
99!不能。因為99!為偶數,而99個奇數之和為奇數,所以99!不能表示為99個連續奇數之和。
說明:利用構造法證明存在性問題,只要把滿足題設要求的數學對象構造出來就行。
例6 從1,2,3,…,999這999個數中,要求劃去盡量少的數,使得余下的數中每一個數都不等于另外兩個數的乘積。應劃去哪些數?
解:我們可劃去2,3,…,30,31這30個數,因為劃去了上述這30個數之后,余下的數中,除1以外的任何兩個數之積將大于322=1024>999。
另一方面,可以通過構造三元數組來證明30是最少的個數。
(2,61,2×61),(3,60,3×60),(4,59,4×59),…,
(30,33,30×33),(31,32,31×32)。
上面寫出的這些數都是互不相同的,并且這些數中的最大數為 31×32=992。如果劃去的數少于30個,那么上述三元數組至少剩下一個,這樣就不滿足題設條件。所以,30是最少的個數。