数学竞赛中,常常涉及质数问题,而对于质数问题,往往隐藏着质数2,一旦发现了2,问题便迎刃而解.质数2究竟有哪些特征和性质呢?首先,质数2是最小的质数,又是质数中唯一的偶数,它有以下的简单的性质:
1.若两个(或偶数个)质数的和、差为奇数,则其中必有一个质数是2;
2.若三个(或奇数个)质数的和、差为偶数,则其中必有一个质数是2;
3.若几个质数的积为偶数,则其中必有一个质数是2;
4.大于2的质数都是奇质数.
利用这些简单的性质可以解决竞赛中许多有关质数的问题.请看:
例1(2001年江苏省初中数学竞赛题)已知a是质数,b是奇数,且a^2+b=2001,则a+b=___.
分析与解:因为a^2+b=2001为奇数,
所以a^2与b必为一奇一偶,
因为b为奇数,所以a^2是偶数,
因为a为质数,所以a=2,
所以b=1997,
所以a+b=1999.
例2(2013"希望杯"初一第2试)若a,b,c都是质数,其中a最小,且a+b+c=44,ab+3=c,则ab+c= .
分析与解:因为a+b+c=44为奇数,由性质2,知a、b、c中有一个数是质数2,
因为a最小,所以a=2,
代入a+b+c=44,ab+3=c,得
b+c=42,2b+3=c,
解之,得b=13,c=29,
所以ab+c=2×13+29=55.
例3(1996年北京初二数学竞赛复赛题)p是质数,并且p^6+3也是质数,则p^11-52= .
分析与解:因为p为质数,所以p^6+3>2,由性质4,得
p^6+3是奇数,
所以p^6是偶数,p是偶数,
又p是质数,所以p=2.
所以p^11-52=2 ^11-52=1996.
例4(2000年希望杯试题)已知一个三角形的三条边的长分别是a、b、c(a、b、c都是质数),且a+b+c=16,则这个三角形是( )
A.直角三角形;B.等腰三角形;
C.等边三角形;D.直角三角形或等腰三角形.
分析与解:因为a、b、c都是质数,且a+b+c=16为偶数,
所以a、b、c中有一个是2,
不妨设c=2,则a+b=14.
由三角形三边关系,知|a-b|<2,
所以满足条件的质数a、b只能是a=b=7,
所以三角形为等腰三角形,选B.
例5(1998年全国初中数学竞赛题)若质数p、q满足3p+5q=31,则p^q q^p的值是___.
分析与解:因为3p+5q=31,所以3p与5q为一奇一偶.
若3p为奇数,则5q为偶数,从而q=2,
代入已知式,得p=7,从而p^q q^p=177;
若3p为偶数,则p=2,从而q=5,
所以p^q q^p=57.
综上,p^q q^p的值为177或57.
例6(2013"希望杯"初一培训题)自然数n是两个质数的乘积,这个自然数包含1,但不包含n的所有因数的和等于1000,则n的值是( )
A.1994 B.1496 C.2090 D.2013
分析与解:设n=pq(p、q为质数),
则由规定n的因数为1,p,q,
所以1+p+q=1000,
所以p+q=999为奇数,
所以p、q中必有一个为2,
设p=2,则q=997,
所以n=2×997=1994.选A.
例7(1995年安徽省初中数学竞赛题)已知p、q为质数,且p、q是方程x^2-19x m=0的两根,则m=___.
分析与解:由根和系数的关系,得p+q=19,
因为p、q为质数,所以其中有一个是2,不妨设p=2,
则q=17,所以由pq=m,
所以m=2×17=34.
例8(2001年全国初中数学竞赛题)如果a、b是质数,且a^2-13a+m=0,b^2-13b+m=0,那么b/a a/b的值为( )
A.123/22 B.125/22或2 C.125/22 D.123/22或2.
分析与解:若a=b,则b/a a/b=2;
若a≠b,则由已知等式知:a、b是关于x的方程
x^2-13x+m=0的两根,
由韦达定理,得
a+b=13,ab=m,
因为a、b为质数,所以a、b中必有一个是2,
由求值式中a、b的对称性,不妨设a=2,
则b=11,m=22,
故b/a a/b=(a^2 b^2)/(ab)=[(a b)^2-2ab]/(ab)
=125/22.
综上,b/a a/b的值为2或125/22,选B.
例9(2002年江苏省初一数学竞赛题)已知三个质数a、b、c满足a+b+c+abc=99,那么|a-b|+|b-c|+|c-a|的值等于__
分析:如果a、b、c都是奇数,则abc也是奇数,与已知不符,故a、b、c必有一个是偶质数2,不妨设a=2,则b+c+2bc=97,
若b、c全是奇数,则b+c是偶数,与已知不符,故b、c中又有一个偶质数2,不妨设b=2,则c=19,
故|a-b|+|b-c|+|c-a|=34.
例10(2013"希望杯"初一第1试)如果四个不同的质数的和为37,那么这样的四个质数乘积的最大值是 ,最小值是 .
分析与解:设四个不同的质数为a、b、c、d,且a<b<c<d,
则由a+b+c+d=37为奇数可知a=2,
所以b+c+d=35.
若b=3,则c+d=32,
所以c=13,d=19,
所以abcd=2×3×13×19=1482;
若b=5,则c+d=30,
所以c=13,d=17,
所以abcd=2×5×13×17=2210;
若b=7,则c+d=28,
所以c=11,d=17,a
所以bcd=2×7×11×17=2618;
若b=11,则c+d=24,
所以c=11,d=13,与b<c不符.
综上,abcd的最大值为2618,最小值为1482.