Arithmetic · real student question

分数 2/3, 5/8, 8/13, 11/18, … 按同一个规律排列。规律中靠后的一项是 X/253,另一项是 1499/Y。求 X 与 Y 的最大公约数。

Question

分数

23, 58, 813, 1118, , X253, , 1499Y\frac{2}{3},\ \frac{5}{8},\ \frac{8}{13},\ \frac{11}{18},\ \ldots,\ \frac{X}{253},\ \ldots,\ \frac{1499}{Y}

按同一个规律排列。求 XXYY 的最大公约数。

Step-by-step solution

  1. 把分子和分母看成两个互不相干的数列。 它们之间没有联系,可以各自单独描述。分子 2,5,8,11,2,5,8,11,\dots 每次加 33;分母 3,8,13,18,3,8,13,18,\dots 每次加 55。两个都是等差数列。

  2. 分别写出第 nn 项的通项公式。首项+d(n1)\text{首项}+d(n-1)

    分子=2+3(n1)=3n1,分母=3+5(n1)=5n2\text{分子}=2+3(n-1)=3n-1,\qquad \text{分母}=3+5(n-1)=5n-2

    n=4n=4 验一下:3(4)1=113(4)-1=115(4)2=185(4)-2=18,正好对上 1118\tfrac{11}{18}

  3. 找出分母是 253 的那一项。5n2=2535n-2=253n=51n=51 —— 是整数,说明这一项确实属于这个规律。它的分子为

    X=3(51)1=152X=3(51)-1=152

  4. 找出分子是 1499 的那一项。3n1=14993n-1=1499n=500n=500,同样是整数。它的分母为

    Y=5(500)2=2498Y=5(500)-2=2498

  5. 求最大公约数之前先把两个数分解质因数。 对着一个四位数硬猜太不保险:

    152=23×19,2498=2×1249152=2^3\times 19,\qquad 2498=2\times 1249

    12491249 是质数(3535 以内的质数都除不尽它)。

  6. 取公共部分。 唯一共有的质因数是 22,它在 24982498 里只出现一次,所以

    gcd(152,2498)=2\gcd(152,\,2498)=2

    用辗转相除法结果一致:2498=16152+662498=16\cdot152+66152=266+20152=2\cdot66+2066=320+666=3\cdot20+620=36+220=3\cdot6+26=32+06=3\cdot2+0

Answer

X=152,Y=2498,gcd(X,Y)=2X=152,\quad Y=2498,\quad \gcd(X,Y)=2

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