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Arithmetic · real student question

证明:369^3 - 219^3 能被 1350 整除。

Question

证明:3693−2193369^3-219^3 能被 13501350 整除。

Step-by-step solution

  1. 别急着算乘方,先用立方差公式分解。 取 a3−b3=(a−b)(a2+ab+b2)a^3-b^3=(a-b)\left(a^2+ab+b^2\right),令 a=369a=369、b=219b=219:

    3693−2193=(369−219)(3692+369⋅219+2192)=150(3692+369⋅219+2192)369^3-219^3=(369-219)\left(369^2+369\cdot 219+219^2\right)=150\left(369^2+369\cdot 219+219^2\right)

    第一个因子已经贡献了 13501350 中的一大块。

  2. 把 150150 和目标 13501350 比一比。 由于

    1350=150⋅91350=150\cdot 9

    整个证明就归结为一件事:说明第二个因子能被 99 整除。正是这样重新表述目标,才把一次大计算变成了一次小计算。

  3. 说明第二个因子是 9 的倍数。 369369 和 219219 都能被 33 整除:369=3⋅123369=3\cdot 123,219=3⋅73219=3\cdot 73。因此 3692+369⋅219+2192369^2+369\cdot 219+219^2 中的每一项都含有因数 32=93^2=9:

    3692+369⋅219+2192=9(1232+123⋅73+732)369^2+369\cdot 219+219^2=9\left(123^2+123\cdot 73+73^2\right)

    于是第二个因子就是 99 乘以一个整数,全程不必真的算出任何数值。

  4. 把结论拼起来。

    3693−2193=150⋅9(1232+123⋅73+732)=1350(1232+123⋅73+732)369^3-219^3=150\cdot 9\left(123^2+123\cdot 73+73^2\right)=1350\left(123^2+123\cdot 73+73^2\right)

    它是 13501350 乘以一个整数,整除性得证。

  5. 用实际数字确认一遍。 括号里的和是 15129+8979+5329=2943715129+8979+5329=29437,所以

    3693−2193=1350⋅29437=39 739 950369^3-219^3=1350\cdot 29437=39\,739\,950

    直接计算也吻合:3693=50 243 409369^3=50\,243\,409,2193=10 503 459219^3=10\,503\,459,两者之差正是 39 739 950  ✓39\,739\,950\;\checkmark,而且 39 739 950÷1350=29 43739\,739\,950\div 1350=29\,437 除得尽。

Answer

3693−2193=1350⋅29437=39 739 950, 因此 1350∣3693−2193369^3-219^3=1350\cdot 29437=39\,739\,950,\ \text{因此 }1350\mid 369^3-219^3

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