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答gugeren 兄的數學題 2025-03-03 09:44:29

老朋友數學家gugeren顧老先生剛給我布置了一道數學題,請看下面。

----------------------------------------------

gugeren:

哈,Laober不大發言,一發言就說到了點子上。

一些人下筆千言離題萬里不知所云。

給你做一道數學題,解解悶。

【連續十個Fibonacci 數的和,必能被11整除。】

Fibonacci 數,就是所謂的“兔子數列”:1,1,2,3,5,8,……

即此數列的第三個數是前二個數字之和。

不太難,但是也不太容易,呵呵。

------------------------------------------------

Laober

老顧:近來無恙?怎麼不在自家院裡出題啊?你這題簡單,一看便知答案。

0+1+1+2+3+5+8+13+21+34=88

1+1+2+3+5+8+13+21+34+55=143

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gugeren

哈,沒有這麼簡單啊。

怪我沒有寫清楚。這是一道證明題,

證明:任意取出連續的十個Fibonacci 數,它們相加之和必然是11的倍數。

提示:

1】利用這個數列的原始定義證明,比較繁些。

2】利用Binet 公式【即這個數列的通項公式】證明,較簡單。可找到這個公式。

gugeren

你做出來的話,開一個博文吧,免得在這裡歪樓了。

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回復再答如下:

image.png

瀏覽(4226) (114) 評論(57)
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文章評論
作者:Laober 回復 gugeren 留言時間:2025-03-09 08:51:14

很多喜愛數學的人的共性:每當解出一道數學難題就會很有成就感!

還有人說他感到孤獨時,做做數學題,心情就會愉悅起來!

卡爾馬克思做數學題時,可能也是這種情況。


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作者:gugeren 回復 Laober 留言時間:2025-03-08 21:12:09

我每天只花1小時做題。快時1小時可做3道,慢時幾天都沒有思路。突然在出去運動時、做家務時,甚至上廁所時,來了靈感。

做出一道題,會很有成就感的。

有時題做順了,時間會不知不覺地過去了。


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作者:Laober 回復 gugeren 留言時間:2025-03-08 20:26:30

一個星期做兩三道就可以了,預防老年痴呆,但不可過度影響工作生活!

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作者:gugeren 回復 Laober 留言時間:2025-03-08 19:22:19

可以挑着做啊。

實在做不出,才看答案。而且答案有多個。

一些看起來不難的題目用別的方法做,可能會更快更好,打開新思路。


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作者:Laober 回復 gugeren 留言時間:2025-03-08 17:58:20

老顧有這麼多時間做這麼多題!羨慕!


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作者:gugeren 回復 Laober 留言時間:2025-03-07 21:11:35

https://artofproblemsolving.com/wiki/index.php/2024_AMC_12A_Problems

2024年AMC 12A第一題:

求:

9901*101 - 99*10101


呵呵,難嗎?

一般它的最後一題:第25題最難,但是多想想也能做出來。

每年的試題分兩部分,每部分25題,就是每年有50題。

慢慢做,一個月到一個半月就能做完了。


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作者:gugeren 回復 Laober 留言時間:2025-03-07 21:06:33

我下面說了,AMC12和AMC10不難的,前面幾道題甚至是送分題。

AIME也可以試試。

難的是USAMO和IMO兩個奧數賽。


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作者:Laober 回復 gugeren 留言時間:2025-03-07 21:01:08

老顧:我做數學題只是業餘愛好,活動腦筋,太難的AIME奧數題就算了。謝謝!


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作者:gugeren 回復 Laober 留言時間:2025-03-07 19:37:28

美國中學的數學競賽,有

--AMC: 8、10和12三種,各對應8、10和12年級。其中AMC 10和AMC 12的有些題是一樣的,每年賽1次。這些題比較合我們的胃口,只有個別的難題。

見:

https://artofproblemsolving.com/wiki/index.php/AMC_12_Problems_and_Solutions?srsltid=AfmBOopU8SG2VXPW_O8LKg1uCxEDfVC6Mmm_4k-Mz_ajggR6AnpBEbU0

我把這裡面所有的題目都翻了一遍做了,很有趣。


--再高一點的水平的高中數學競賽是AIME,是美國國家奧數的選拔賽,題目顯然難了一些,不過動動腦子,可以做出一大半。我正在做這個。

見:

https://artofproblemsolving.com/wiki/index.php/AIME_Problems_and_Solutions?srsltid=AfmBOopDM3jipDZKf_j-5aJJKB4bKvYrQ_7vMfZIDI3q26ZGqZ6-qisn


--再上面就是美國國家奧數賽USAMO:

https://artofproblemsolving.com/wiki/index.php/USAMO_Problems_and_Solutions?srsltid=AfmBOopRqYR9r-CGmtOLZDlOcXWf5djK3BTSTtn8ma3CI8H8sgVm0QNp


--以及世界奧數賽IMO:

https://www.imo-official.org/problems.aspx


這些奧數的題目已經相當難了,有些連題目都很難看懂。

有興趣的話,可以仔細找找看看玩玩。看看各國的數學水平與中國的不同的地方。




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作者:Laober 回復 gugeren 留言時間:2025-03-07 18:56:42

這個餘數問題不會做。


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作者:Laober 回復 gugeren 留言時間:2025-03-07 18:56:18

顯而易見,沒有重複的啦!


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作者:gugeren 回復 gugeren 留言時間:2025-03-07 12:13:24

利用“同餘【congruence】”的概念做這道題比較容易。

現在“同餘”已經放入高中課本了,包括中國的高中。


參見:

模運算:

https://en.wikipedia.org/wiki/Modular_arithmetic

【模運算,中文】

https://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E6%A8%A1%E7%AE%97%E6%95%B8


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作者:gugeren 回復 Laober 留言時間:2025-03-07 10:13:05

求:

2^192 - 1

被1000除後的餘數。


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作者:gugeren 回復 Laober 留言時間:2025-03-07 10:05:41

3數互換時,要考慮到兩個方程的限制。

你的6個combinations可能有重複的組合。

你把所有的你認為的組合放在一起,然後按順序排列,看看有沒有重複的組合。


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作者:gugeren 回復 Laober 留言時間:2025-03-07 10:03:07

Binet 公式【Fibonacci 數的通項公式】:

F(n) = (1/√5)*(φ^n - ψ^n)

F(n)表示第n個 Fibonacci 數。

我的看法是:這個公式把原來的Fibonacci 數之間的加法關係變成了乘法關係。


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作者:Laober 留言時間:2025-03-07 09:33:32

φ^10 = (123+55√5)/2

φ^10 - ψ^10 = 55√5


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作者:Laober 留言時間:2025-03-07 09:33:09

老顧:a,b,c 三數可以互換,共6個combinations ,正確答案是1201。我不再繼續討論這個問題了。


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作者:gugeren 留言時間:2025-03-07 09:21:22

還有,以下情況也使得第二個方程(等於6百萬的那個方程)不成立:

a=100+k1, b=100+k2, c=100-k1-k2

a=100+k1, b=100-k2, c=100-k1+k2

你可用excel 試一下。


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作者:gugeren 留言時間:2025-03-06 22:27:20

可以這樣算:

設a=100+k, b=100-k, c=100

(100+k)^2*(100-k+100) + (100-k)^2*(100+k+100) + 100^2*(100+k+100-k)

=(100+k)^2*(200-k) + (100-k)^2*(200+k) + 100^2*(200)

=6,000,000

這是一個恆等式。就是說,由於k是非負整數【題設】,因此0≤k≤200【由算式中(200-k)可以看出】。

算出二元數組(a,b)的組數,舉一反三,就可以算出(b,c)和(a,c)的同樣數目的組數,再減去兩組(100,100,100),得到601。


另外,三個變量中,其中兩個變量不可能同時為0:這時第二個方程也是0了。



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作者:gugeren 回復 Laober 留言時間:2025-03-06 22:08:48

3個變量之和是300,故決定了其中2個的數據,第三個數就是300-前兩數之和,是可以定了的。

你的表中,計算二元數組(a,b)的個數就可以了,然後把結果乘以3,……。這個思路就是我寫的思路。

你把a和b兩個數繼續寫下去,直到最右邊的數不是6百萬為止;

然後a從201開始向上走:202,203,……,也直到最右邊的數不是6百萬為止。

除去重複的數據,再看結果。


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作者:gugeren 留言時間:2025-03-06 20:13:03

以下這道題仍然與Fibonacci數列有着隱形的聯繫。

二次方程x^-x-1=0有兩個共軛根:

(1+√5)/2 和 (1-√5)/2

一般把前者記為φ,後者記為ψ(或者其他的符號)。

兩者關係根據韋達定理,有

φ*ψ = -1, φ+ψ=1。


求:

φ^10,以及

φ^10 - ψ^10.



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作者:Laober 回復 gugeren 留言時間:2025-03-06 20:07:54

老顧:我疏忽了。我把表重作一下。答案不變,仍是1201。

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作者:gugeren 回復 Laober 留言時間:2025-03-06 19:59:53

我知道你錯在哪兒了。

a+b+c=300,不是600.


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作者:gugeren 回復 Laober 留言時間:2025-03-06 19:32:13

你那個(201,200,199),計算第二個方程時,結果是48,000,000.

我也是用excel算的。


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作者:gugeren 回復 Laober 留言時間:2025-03-06 19:28:38

這題當時我是這麼想的:

3個數的平衡點是(100, 100, 100),這時也滿足第二個方程(6百萬)。

現在固定3個變量中的一個(例如c)保持100不變,讓a增加1,同時b減少1,這時第二個方程(6百萬)也仍然成立。

直到a=200,b=0,c=100(c一直保持100不變),第二個方程(6百萬)仍然滿足。即a從100到200,b從100到0,是101種三元數組(a,b,c)。【三個變量之一超過200,第二個方程就不會成立了】

然後,讓a從100開始減少1,同時b從100開始增加1,c仍然保持100不變,這時第二個方程(6百萬)也仍然成立。

直到a=0,b=200,c=100(c一直保持100不變),第二個方程(6百萬)仍然可以滿足。即a從100到0,b從100到200,也是101種三元數組(a,b,c)。

合起來,a從0到 200(同時b從200到0),是201種組合。

由於a、b和c在兩個方程里地位相同,上述情況中的a換成c,b換成c,也可以成立。

(a,b)、(b,c)、(a,c)【其中第三個變量保持100不變】三種情況下

,共為201*3=603種組合。

但是(100, 100, 100)在中間出現了3次,故要減去2個,總計:

603-2=601種組合。


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作者:Laober 回復 gugeren 留言時間:2025-03-06 18:33:44

老顧:我認為您提供的答案601錯了,或者說您看到的標準答案 錯了。正確答案是1201.

我下面的兩個圖表符合第二個方程的要求。並沒有重複的數字組。除非您能指出什麼地方重複了。

另那道複數題,我看不清寫的啥。請另外出一題吧!


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作者:gugeren 回復 Laober 留言時間:2025-03-06 11:31:08

除了三數之和為600外,還要符合第二個方程的限制。


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作者:Laober 回復 gugeren 留言時間:2025-03-06 11:19:46

老顧: 如果把0包括進去,一共201組對稱數,(200,200,200)組只有一個答案。

其餘200組,每組都有 6個答案, 所以最終大案應該是1201

以(201,200, 199)組為例,a, b, c 數值分布組如下。

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作者:gugeren 回復 Laober 留言時間:2025-03-05 21:29:05

看看有沒有重複的數字?

3個字母各201種數(0-200),為603種,再減去兩組(100,100,100)重複組,即為601組。


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作者:gugeren 留言時間:2025-03-05 20:37:55

再來一題單位圓/根-複數開方。


w是13次單位根【即w^13=1】,但w≠1.

求:

(2 - 2*w^0 + w^(2*0))*(2 - 2*w^1+ w^(2*1))*(2 - 2*w^2 + w^(2*2))*...*(2 - 2*w^11 + w^(2*11))*(2 - 2*w^12 + w^(2*12)


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