求:數學問題詳解

2011-11-01 1:32 am
如果選取四個正整數a, b, c, d

並使得 1/a + 1/b + 1/c + 1/d = 1

試問有多少種選取方法,

並寫出a, b, c, d的可能的值分別是多少?

因為這是計算證明題,所以請用詳解的方式指導。

我已經知道問題的答案,

但網站上沒給詳解,

麻煩了,謝謝。

回答 (1)

2011-11-01 4:31 am
✔ 最佳答案
由於在等式中,a、b、c、d有輪換性,故不妨設0≦a≦b≦c≦d,
如此則有:
1/a+1/b+1/c+1/d≦1/a+1/a+1/a+1/a=4/a
又由題意知1/a+1/b+1/c+1/d=1
所以有a≦4
(1)若a=4,則有1/b+1/c+1/d=1-1/4=3/4≦1/b+1/b+1/b=3/b,b≦4

由假設a=4≦b,故b=4,此時有
1/c+1/d=3/4-1/4=1/2≦1/c+1/c=2/c,c≦4

因假設b=4≦c,故有c=4,所以d=4,
得到一組解(4,4,4,4)

(2)若a=3,則有1/b+1/c+1/d=1-1/3=2/3≦1/b+1/b+1/b=3/b,
b≦9/2,因b為正整數,所以b≦4

又由假設a=3≦b,知b=3或b=4
(2-1)若b=3,則有1/c+1/d=2/3-1/3=1/3≦1/c+1/c=2/c,c≦6
由假設b=3≦c,知c=3、4、5、6之一
(2-1-1)若c=3,d無解
(2-1-2)若c=4,1/d=(1/3-1/4),d=12,得到解(3,3,4,12)
(2-1-3)若c=5,1/d=(1/3-1/5),d=15/2(非正整數,無解)
(2-1-4)若c=6,1/d=(1/3-1/6),d=6,得到解(3,3,6,6)
(2-2) 若b=4,則有1/c+1/d=2/3-1/4=5/12 ≦1/c+1/c=2/c,
c≦24/5,因c為正整數,c≦4,
由假設b=4≦c,有c=4,此時1/d=5/12-1/4,d=6,
得到解(3,4,4,6)
(3)若a=2,則有1/b+1/c+1/d=1-1/2=1/2≦1/b+1/b+1/b=3/b,b≦6
又由假設a=2≦b,知b=2,3,4,5或6
(3-1)若b=2,則有1/c+1/d=1/2-1/2=0無解
(3-2)若b=3,則有1/c+1/d=1/2-1/3=1/6≦1/c+1/c=2/c,c≦12
由假設b=3≦c知c=3,4,5,6,7,8,9,10,11或12
又明顯此當c≦6時,由1/c+1/d=1/6知無解,
故c=7,8,9,10,11或12,
(3-2-1)當c=7,有1/d=1/6-1/7,d=42,得到解(2,3,7,42)
(3-2-2)當c=8,有1/d=1/6-1/8,d=24,得到解(2,3,8,24)
(3-2-3)當c=9,有1/d=1/6-1/9,d=18,得到解(2,3,9,18)
(3-2-4)當c=10,有1/d=1/6-1/10,d=15,得到解(2,3,10,15)
(3-2-5)當c=11,有1/d=1/6-1/11,d=66/5非正整數,無解
(3-2-6)當c=12,有1/d=1/6-1/12,d=12,得到解(2,3,12,12)
(3-3)若b=4,則有1/c+1/d=1/2-1/4=1/4≦1/c+1/c=2/c,c≦8 由假設b=4≦c,知c=4,5,6,7或8又由1/c+1/d=1/4知c=4無解, 故c=5,6,7或8 (3-3-1)當c=5,有1/d=1/4-1/5,d=20,得到解(2,4,5,20) (3-3-2)當c=6,有1/d=1/4-1/6,d=12,得到解(2,4,6,12) (3-3-3)當c=7,有1/d=1/4-1/7,d=28/3非正整數,無解 (3-3-4)當c=8,有1/d=1/4-1/8,d=8,得到解(2,4,8,8)(3-4)若b=5,則有1/c+1/d=1/2-1/5=3/10≦1/c+1/c=2/c, c≦20/3,因c為正整數,故c≦6,又由假設b≦c知c=5或6 (3-4-1)當c=5,有1/d=3/10-1/5,d=10,得到解(2,5,5,10) (3-4-2)當c=6,有1/d=3/10-1/6,d=15/2非正整數,無解(3-5)若b=6,有1/c+1/d=1/2-1/6=1/3≦1/c+1/c=2/c,c≦6,又假設b≦c,知c=6,此時有1/d=1/3-1/6,d=6,得到解(2,6,6,6)(4)若a=1,有1/b+1/c+1/d=1-1=0,明顯地此時無解

2011-10-31 20:37:33 補充:
由a、b、c、d的輪換性知:
(4,4,4,4)可得一組解
(3,3,4,12)可得4!/2!=12組解
(3,4,4,6)可得4!/2!=12組解
(2,3,7,42)可得4!=24組解
(2,3,8,24)可得4!=24組解
(2,3,9,18)可得4!=24組解
(2,3,10,15)可得4!=24組解
(2,3,12,12)可得4!/2!=12組解
(2,4,5,20)可得4!=24組解
(2,4,6,12)可得4!=24組解
(2,4,8,8)可得4!/2!=12組解
(2,5,5,10)可得4!/2!=12組解
(2,6,6,6)可得4!/3!=4組解

2011-10-31 20:38:33 補充:
所以如果考慮a、b、c、d的順序,可得1+12*5+24*6+4=209組解


收錄日期: 2021-04-27 19:08:10
原文連結 [永久失效]:
https://hk.answers.yahoo.com/question/index?qid=20111031000015KK04378

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