8.(2004年春季北京,20)下表给出一个“等差数阵”:
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4 |
7 |
( ) |
( ) |
( ) |
… |
a1j |
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7 |
12 |
( ) |
( ) |
( ) |
… |
a2j |
… |
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( ) |
( ) |
( ) |
( ) |
( ) |
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a3j |
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( ) |
( ) |
( ) |
( ) |
( ) |
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a4j |
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… |
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… |
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… |
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ai1 |
ai2 |
ai3 |
ai4 |
ai5 |
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aij |
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… |
其中每行、每列都是等差数列,aij表示位于第i行第j列的数.
(1)写出a45的值;
(2)写出aij的计算公式;
(3)证明: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.
(1)解:a45=49.
(2)解:该等差数阵的第一行是首项为4,公差为3的等差数列:a1j=4+3(j-1),
第二行是首项为7,公差为5的等差数列:a2j=7+5(j-1),
……
第i行是首项为4+3(i-1),公差为2i+1的等差数列,
因此aij=4+3(i-1)+(2i+1)(j-1)=2ij+i+j=i(2j+1)+j.
(3)证明:必要性:若N在该等差数阵中,则存在正整数i、j使得N=i(2j+1)+j,
从而2N+1=2i(2j+1)+2j+1=(2i+1)(2j+1),
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2N+1=(2k+1)(2l+1),
从而N=k(2l+1)+l=akl,
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.
●思悟小结