例6、下表给出一个“等差数阵”:
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4 |
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…… |
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…… |
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12 |
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…… |
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…… |
…… |
…… |
…… |
…… |
…… |
其中每行、每列都是等差数列,
表示位于第i行第j列的数。
(I)写出
的值;(II)写出
的计算公式;
(III)证明:正整数N在该等差数列阵中的充要条件是2N+1可以分解成两个不是1的正整数之积。
解:(I)
(详见第二问一般性结论)。
(II)该等差数阵的第一行是首项为4,公差为3的等差数列:
; 第二行是首项为7,公差为5的等差数列:
, ……,第i行是首项为
,公差为
的等差数列,因此![]()
(III)必要性:若N在该等差数阵中,则存在正整数i,j使得
,从而
。 即正整数2N+1可以分解成两个不是1的正整数之积。
充分性:若2N+1可以分解成两个不是1的正整数之积,由于2N+1是奇数,则它必为两个不是1的奇数之积,即存在正整数k,l,使得
, 从而
可见N在该等差数阵中。
综上所述,正整数N在该等差数阵中的充要条件是2N+1可以分解成两个不是1的正整数之积。
评析: 本小题主要考查等差数列、充要条件等基本知识,考查逻辑思维能力、分析问题和解决问题的能力。求解关键是如何根据图表信息求出行列式中对应项的通项公式。