小時候的我一定會瘋狂的把這些分數加起來 (但今天我看了官方解)

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  • เผยแพร่เมื่อ 2 ม.ค. 2025

ความคิดเห็น • 44

  • @fuc33j25
    @fuc33j25 2 ปีที่แล้ว +22

    若一個正整數 a 的所有因數為 {d_1, d_2, d_3, ..., d_n}
    則給定任一個因數 d_k (1 ≦ k ≦ n),存在另一個因數 d_h (1 ≦ h ≦ n) 使得 a = d_k × d_h。事實上,如果 d_1 ~ d_n 是由小到大排列的話,則 h = n - k + 1
    以下分兩個情況討論:n 為奇數(即 a 為完全平方數),以及 n 為偶數。
    1) n 為奇數
    當 n 為奇數時,存在一個因數 d_l 使得 a = d_l × d_l,除此之外,其他因數皆可兩兩相乘得到 a,而其他因數的個數此時為 (n - 1) 個,兩兩配對則共有 (n - 1) / 2 個組合,故所有因數積為 a^((n - 1) / 2) × d_l,但 d_l = a^(1/2),故我們可以進一步得出所有因數積為 a^(n/2)
    2) n 為偶數
    當 n 為偶數時,因所有因數可兩兩相乘得到 a,故可知有 n / 2 個組合,故所有因數積為 a^(n/2)
    綜合 1)、2) 可知,對於任意正整數 a,其因數個數為 n 時,所有因數積為 a^(n/2)

    • @fuc33j25
      @fuc33j25 2 ปีที่แล้ว +6

      用老師的符號的話,那就是
      若 N = Π(n = 1 to k)(p_k ^ α_k),p_k 為不同的質數,α_k 為整數,則所有因數個數為
      (α_1 + 1)(α_2 + 1)(α_3 + 1)...(α_k+1) = Σ(n = 1 to k)(a_n + 1)
      故所有 N 的因數積為
      N ^ {[Σ(n = 1 to k)(a_n + 1)] / 2}

    • @bprptw
      @bprptw  2 ปีที่แล้ว +1

      超棒!

    • @SakretteAmamiya
      @SakretteAmamiya 2 ปีที่แล้ว +3

      其實有另一個更簡單一點的想法,類似高斯算1~100總和的作法
      假設正整數A的正因數數列為{F_n},所有乘積為P
      分別正著寫和逆著寫
      P = F_1 * ... * F_n
      P = F_n * ... * F_1
      由於任意F_k與F_(n-k)相乘皆為A
      因此上下相乘可得到P^2 = A^n
      P = A^(n/2)

    • @紅血球-k1e
      @紅血球-k1e ปีที่แล้ว

      @@SakretteAmamiya 優秀

  • @bprptw
    @bprptw  2 ปีที่แล้ว +24

    歡迎暴力解 1+1/2+1/3+1/4+1/5+1/6+1/8+1/9+1/10+1/12+1/15+1/18+1/20+1/24+1/30+1/36+1/40+1/45+1/60+1/72+1/90+1/120+1/180+1/360

    • @tommywong4689
      @tommywong4689 2 ปีที่แล้ว +1

      其實也ok呀 分子是1+2+3+4+5+6+8+9+10+12+15+18+20+24+30+36+40+45+60+72+90+120+180+360 之後/360,

    • @babbrian7033
      @babbrian7033 2 ปีที่แล้ว

      1+1/2+1/3+1/4+1/5+1/6+1/8+1/9+1/10+1/12+1/15+1/18+1/20+1/24+1/30+1/36+1/40+1/45+1/60+1/72+1/90+1/120+1/180+1/360
      =360/360+180/360+120/360+90/360+72/360+60/360+45/360+40/360+36/360+30/360+24/360+20/360+18/360+15/360+
      12/360+10/360+9/360+8/360+6/360+5/360+4/360+3/360+2/360+1/360
      =(360+180+120+90+72+60+45+40+36+30+24+20+18+15+12+10+9+8+6+5+4+3+2+1)/360
      =(360的所有因數的總和)/360
      =1170/360
      =13/4
      =3+1/4

    • @kobethebeefinmathworld953
      @kobethebeefinmathworld953 2 ปีที่แล้ว +1

      In number theory, the sum of divisors of n is known as the sigma function, denoted as σ(n)

    • @張騰達
      @張騰達 2 ปีที่แล้ว +2

      通分也不會比較慢

    • @明顯是個狠角色3年前
      @明顯是個狠角色3年前 2 ปีที่แล้ว

      =360/360+180/360+……1/360
      =360+180+120+90+72+60+45+40+36+30+24+20+18+15+12+10+9+8+6+5+4+3+2+1
      =1170/360
      =3,1/4

  • @SakretteAmamiya
    @SakretteAmamiya 2 ปีที่แล้ว +2

    個人的解法如下:
    先用比較小的數字24來觀察
    Sum(1/1, 1/2, 1/3, 1/4, 1/6, 1/8, 1/12, 1/24)
    = Sum(24/24, 12/24, 8/24, 6/24, 4/24, 3/24, 2/24, 1/24)
    = Sum(All positive factors of 24) / 24
    同理,n變成360的時候也是360的正因數總和除以360
    接下來就只是高中常見的求正因數總合的問題
    先質因數分解為360 = 2^3 * 3^2 * 5^1
    而360的任一個因數可以表示為2^k1 * 3^k2 * 5^k3,其中k1=0~3, k2=0~2, k3=0~1
    所有的正因數總共有4*3*2=24個
    而所有正因數總和為(2^0 + 2^1 + 2^2 + 2^3) * (3^0 + 3^1 + 3^2) * (5^0 + 5^1) = (2^4-1)/(2-1) * (3^3-1)/(3-1) * (5^2-1)/(5-1) = 15 * 13 * 6
    答案就是(15*13*6)/360 = 13/4
    Generalize的話
    對於任意正整數N,其質因數分解為Π(P_n^K_n),而其所有正因數數列可表示為{F_n}
    則Σ(1/F_n) = Π[ P_n^(K_n-1) / (P_n-1) ] / N

    • @SakretteAmamiya
      @SakretteAmamiya 2 ปีที่แล้ว

      嗯,看起來就跟老師的作法一樣w

  • @楓小喵
    @楓小喵 2 ปีที่แล้ว +3

    雖然已經有大佬寫最簡潔的算法了,不過不才我還是想說另一種想法
    首先我們知道p1~pk和a1~ak(如影片裡講的)
    在這裡我們先把因數和叫做S
    我們以本題360= 2^3 * 3^2 * 5為例
    並將所有因數表示為 d = 2^x * 3^y * 5*z的形式
    我們會發現在這24個因數中,有 6 個數字包含2^0、有 6 個數字包含2^1、 2^2與2^3也是
    這個計算就很像排列組合題中,問你有四種帽子,三種衣服,兩種褲子,問你在所有搭配中A帽子出現幾次
    那既然知道這個結論,我們就能把他們表示為(2^0 * 2^1 * 2^2 * 2^3)^6,也就是 (2^ (3 x 4 / 2) )^6
    而這個6剛好就會是S/(a1+1) 也就是24/(3 + 1)
    所以我們就能將這個式子推廣為 pi ^ (ai * (ai+1) / 2) ) ^ (S/ (ai+1) 的形式
    剛剛如果是計算3^y的數量的話 也會發現每個3^y 都會在24個因數中出現8次,5^z就是 12
    我們將剛剛的質數與其對應次方都帶入剛剛的公式的話
    我們就能得到(2^6)^6 * (3^3)^8 * (5^1)^12
    以上面fuc33j25 和 劉張德先生/小姐的結論驗證 發現上面的結果確實= 360^12
    於是我們就能將其推廣,利用連乘,得知因數積為Π(n = 1 to k) (pi ^ (ai * (ai+1) / 2) ) ^ (S/ (ai+1) )

    • @楓小喵
      @楓小喵 2 ปีที่แล้ว +1

      不過上面的算法在數學上和程式上都不是說到最好,這裡提供CSES(寫程式題目的網站)的連結
      usaco.guide/problems/cses-2182-divisor-analysis/solution
      這裡的算法是以上面的算法為基礎,並將其轉為遞迴的形式,這樣比較能避免計算時有溢位的情形發生(C++整數最大範圍為 -2^31 ~ 2^31-1)

    • @bprptw
      @bprptw  2 ปีที่แล้ว

      哇 寫得好認真 👍

  • @ray9912
    @ray9912 2 ปีที่แล้ว +5

    12:40 看完題目第一時間就想到要這樣解

  • @劉守宏
    @劉守宏 2 ปีที่แล้ว +6

    小時候有看過算8128的因數倒數和,當初也是硬算,後來才知道因為是完全數所以答案一定是2

  • @Hajikai-Apricot2005
    @Hajikai-Apricot2005 ปีที่แล้ว

    先生,你講得太好了

  • @吳禹憲
    @吳禹憲 2 ปีที่แล้ว +3

    因數的數量跟總和是臺灣高中排組的常考題 剛好複習一下(下禮拜模考嗚嗚)

  • @every_rabbit
    @every_rabbit 2 ปีที่แล้ว +2

    頭尾相乘都是原本的數 原本的數是360 有24個解 所以是360的12次方 如果是平方數就只有奇數解 假設144 有15個解 那就是144的7次方再乘12也就是12的15次方

  • @季悦ふぁん
    @季悦ふぁん 2 ปีที่แล้ว +1

    精彩!!

  • @劉張德
    @劉張德 2 ปีที่แล้ว +8

    最直覺的想法是得到N的因數個數K,N^(K/2)就是所以因數的積,不過好像不太好算

    • @劉張德
      @劉張德 2 ปีที่แล้ว

      所以->所有

  • @kevin-hi4hq
    @kevin-hi4hq 2 ปีที่แล้ว +2

    我遇到質因數分解的題目我都硬解 之後終於不用了

  • @purvacesol2668
    @purvacesol2668 2 ปีที่แล้ว

    6:22~6:25 ;12:32~12:37 酷欸!這黑板可以像書櫃一樣滑動

  • @一二三-m4u
    @一二三-m4u 2 ปีที่แล้ว +2

    這邊應該有很多厲害的人有個問題我想不到想問問你們1+n+2分之n(n-1)+6分之n(n-1)(n-2)=2的k次方 n,k皆為正整數 求所有可能的n值總和

  • @v61605
    @v61605 2 ปีที่แล้ว +1

    其實後面用到的是排列組合的概念

  • @rickyyu598
    @rickyyu598 ปีที่แล้ว

    好有趣

  • @jiezhou7207
    @jiezhou7207 2 ปีที่แล้ว

    8:35老师口误说成了b^a😂

  • @2688jojo
    @2688jojo ปีที่แล้ว

    用粉筆好像沒辦法施展曹老師的換筆神技。

  • @chenmoon9375
    @chenmoon9375 2 ปีที่แล้ว +1

    老師 我想學2022的題目

  • @diverQQ000
    @diverQQ000 ปีที่แล้ว

    其實算D也是通分,只是簡化一次而已。這題看到第一眼,就暴力解,懶得通分算,就算d的和,少一步,但也就只有一步而已。

  • @uncreative_user
    @uncreative_user 2 ปีที่แล้ว +1

    40的因数分解最后一行写成8*5会不会更好一点?

    • @bprptw
      @bprptw  2 ปีที่แล้ว

      必需得用質數去分解喔 要不然最後的公式不成立

  • @dennischan9232
    @dennischan9232 2 ปีที่แล้ว

    (2^4-1)(3^3-1)(5^2-1)/360😀

  • @chunhung76
    @chunhung76 2 ปีที่แล้ว +8

    其實......這跟通分是一樣的概念啊

    • @abula3692
      @abula3692 2 ปีที่แล้ว

      就是通分呀,只是你能夠用老師的解法寫成那個模式,你就會得到三個簡單的等比級數,接著你套用等比級數的簡單公式就可以得到答案,這題考國中生的所有數字故意沒有取很大或是因子很複雜的,不然你可以同分看看,算到你會懷疑人生。

  • @SeifStar-xw5rb
    @SeifStar-xw5rb 2 ปีที่แล้ว +1

    感覺每個數學比賽的最後一題都會故意被做到很難😂😂😂

    • @bprptw
      @bprptw  2 ปีที่แล้ว

      壓軸嘛

    • @SakretteAmamiya
      @SakretteAmamiya 2 ปีที่แล้ว

      要是題目不夠有趣,對於能力強的人來說會很失望吧w

  • @dennischan9232
    @dennischan9232 2 ปีที่แล้ว

    (2^4-1)(3^3-1)(5^2-1)/360😀