4.3 配對法
配對的形式是多樣的,有數字的湊整配對,也有集合間元素與元素的配對(可用于計數)。傳說高斯8歲時求和(1+2+…+100)首創了配對。像高斯那樣,善于使用配對技巧,常常能使一些表面上看來很麻煩,甚至很棘手的問題迎刃而解。
例7 求1,2,3,…,9999998,9999999這9999999個數中所有數碼的和。
解:在這些數前面添一個數0,并不影響所有數碼的和。將這1000萬個數兩兩配對,因為0與9999999,1與9999998,…,4999999與5000000各對的數碼和都是9×7=63。這里共有5000000對,故所有數碼的和是63×5000000=315000000。
例8 某商場向顧客發放9999張購物券,每張購物券上印有一個四位數的號碼,從0001到9999號。若號碼的前兩位數字之和等于后兩位數字之和,則稱這張購物券為“幸運券”。
例如號碼 0734,因 0+7=3+4,所以這個號碼的購物券是幸運券。試說明,這個商場所發的購物券中,所有幸運券的號碼之和能被101整除。
解:顯然,號碼為9999的是幸運券,除這張幸運券外,如果某個號碼n是幸運券,那么號碼為m=9999-n的購物券也是幸運券。由于9999是奇數,所以m≠n。
由于m+n=9999,相加時不出現進位,所以除去號碼是9999這張幸運券之外,其余所有幸運券可全部兩兩配對,而每一對兩個號碼之和均為9999,即所有幸運券號碼之和是9999的倍數。
因為9999=99×101,所以所有幸運券號碼之和能被101整除。
試說明分子m是質數89的倍數。
解法:作配對處理
將括號內的分數進行通分,其公分母為
1×88×2×87×3×86×…×44×45=88!,
從而
m×88!=89×k(k=n×q)。
因為89為奇質數,所以89不能整除88!,從而89|m。