例8 甲、乙两人进行下面的游戏.
两人先约定一个整数N.然后,由甲开始,轮流把0,1,2,3,4,5,6,7,8,9十个数字之一填入下面任一个方格中
每一方格只填一个数字,六个方格都填上数字(数字可重复)后,就形成一个六位数.如果这个六位数能被N整除,就算乙胜;如果这个六位数不能被N整除,就算甲胜.
如果N小于15,当N取哪几个数时,乙能取胜?
解:N取偶数,甲可以在最右边方格里填一个奇数(六位数的个位),就使六位数不能被N整除,乙不能获胜.N=5,甲可以在六位数的个位,填一个不是0或5的数,甲就获胜.
上面已经列出乙不能获胜的N的取值.
如果N=1,很明显乙必获胜.
如果N=3或9,那么乙在填最后一个数时,总是能把六个数字之和,凑成3的整数倍或9的整数倍.因此,乙必能获胜.
考虑N=7,11,13是本题最困难的情况.注意到1001=7×11×13,乙就有一种必胜的办法.我们从左往右数这六个格子,把第一与第四,第二与第五,第三与第六配对,甲在一对格子的一格上填某一个数字后,乙就在这一对格子的另一格上填同样的数字,这就保证所填成的六位数能被1001整除.根据前面讲到的性质2,这个六位数,能被7,11或13整除,乙就能获胜.
综合起来,使乙能获胜的N是1,3,7,9,11,13.
记住,1001=7×11×13,在数学竞赛或者做智力测验题时,常常是有用的.
二、分解质因数
一个整数,它的约数只有1和它本身,就称为质数(也叫素数).例如,2,5,7,101,….一个整数除1和它本身外,还有其他约数,就称为合数.例如,4,12,99,501,….1不是质数,也不是合数.也可以换一种说法,恰好只有两个约数的整数是质数,至少有3个约数的整数是合数,1只有一个约数,也就是它本身.
质数中只有一个偶数,就是2,其他质数都是奇数.但是奇数不一定是质数,例如,15,33,….
例9 ○+(□+△)=209.
在○、□、△中各填一个质数,使上面算式成立.
解:209可以写成两个质数的乘积,即
209=11×19.
不论○中填11或19,□+△一定是奇数,那么□与△是一个奇数一个偶数,偶质数只有2,不妨假定△内填2.当○填19,□要填9,9不是质数,因此○填11,而□填17.
这个算式是 11×(17+2)=209,
11×(2+17)= 209.
解例9的首要一步是把209分解成两个质数的乘积.把一个整数分解成若干个整数的乘积,特别是一些质数的乘积,是解决整数问题的一种常用方法,这也是这一节所讲述的主要内容.
一个整数的因数中,为质数的因数叫做这个整数的质因数,例如,2,3,7,都是42的质因数,6,14也是42的因数,但不是质因数.
任何一个合数,如果不考虑因数的顺序,都可以唯一地表示成质因数乘积的形式,例如
360=2×2×2×3×3×5.
还可以写成360=23×32×5.
这里23表示3个2相乘,32表示2个3相乘.在23中,3称为2的指数,读作2的3次方,在32中,2称为3的指数,读作3的2次方.