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2025 年贵州预赛
数码和方程与欧拉函数
F2填空题数论
对正整数 n,用 S(n) 表示 n 的各位数码之和,用 φ(n) 表示小于 n 且互质的正整数个数。若 n 为三位数,且满足 n=34S(n),则 φ(n) 的最大值 为。
作答
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
标准答案:128
解析
思路
先用模 9 性质把数码和限制为 3 的倍数,再只需检查九个候选倍数;最后对实际 成立的四个整数计算欧拉函数。
解答
由 n≡S(n)(mod9) 和 n=34S(n),得
33S(n)≡0(mod9),
故 3∣S(n)。写 S(n)=3t,因三位数的数码和至多为 27,故 1≤t≤9,且 n=102t。
逐一核对数码和:
tS(102t)1326394125669712815918
只有 t=1,2,3,4 满足 S(102t)=3t,故
n∈{102,204,306,408}.
分解质因数并用欧拉函数公式,得到
φ(102)=32,φ(204)=64,φ(306)=96,φ(408)=128.
所以最大值为
128.
复核
候选范围由数码和上界与模 9 条件共同给出,九个候选已全部检查; 408=23⋅3⋅17,故 φ(408)=408⋅21⋅32⋅1716=128。
方法总结
整数等于其数码和的固定倍数时,先用模 9 同余压缩数码和,再利用数码和的有限上界 枚举;最后才计算题目要求的算术函数。
为什么评为 F2(会透露解法方向)
由模九关系把三位数缩为 n=102t 且 1<=t<=9,逐一核对数码和并计算四个候选的欧拉函数,是直接的同余筛选模型。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:数位、进位与位数估计、看素因子的指数
专题卡:素因数指数与算术函数、位值展开与数位约束