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2023 年北京预赛
F3填空题数论
使得 n2+2023n 为平方数的正整数 n 的最小值是。
作答
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
标准答案:425
解析
思路
用差平方将平方条件化为固定因数对,最小正解对应最接近的一对不等因子。
解答
设 n2+2023n=s2,则 s>n,且
(2n+2023−2s)(2n+2023+2s)=20232.
记两正奇因子为 U<V,则 UV=72⋅174,U<2023,并有 n=(U+V−4046)/4。对于 0<U<2023,U+20232/U 随 U 增大严格减小,所以应取小于二千零二十三的最大因子。 写 U=7a17b,0≤a≤2,0≤b≤4。若 b≥3 已超界;b=2 时小于界的最大值为二百八十九;b=1 时最大为 49⋅17=833;b=0 时至多四十九。因此取 U=833,V=4913,得
n=(833+4913−4046)/4=425.
复核
此时 s=(4913−833)/4=1020,直接核 4252+2023⋅425=10202。任一正整数解都会产生上述正奇因数对;最优候选还原为整数且为正,故因数下界确实能达到。
方法总结
固定积的两因子在相等附近使和最小;求最小正参数时,要排除产生零的相等因子并核还原整性。
为什么评为 F3(会透露解法方向)
需完成平方转成2023平方的因数对,并从最接近平方根但不相等的合法因数对获得最小正n。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:配成乘积,枚举因数对、有限枚举与去重
专题卡:添项配积与因数配对、排序限界与有限分类