卡在這題?用 AI 解開它
Arithmetic · real student question

分數 2/3、5/8、8/13、11/18、… 依固定規律排列。後面某一項是 X/253,另一項是 1499/Y。求 X 與 Y 的最大公因數。

Question

分數

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}

依固定規律排列。求 XX 與 YY 的最大公因數。

Step-by-step solution

  1. 把分子與分母當成兩個獨立的數列處理。 它們互不干涉,所以各自描述就好。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。兩者都是等差數列。

  2. 分別寫出第 nn 項的公式。 用 首項+d(n−1)\text{首項}+d(n-1):

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

    用 n=4n=4 抽查:3(4)−1=113(4)-1=11、5(4)−2=185(4)-2=18,與 1118\tfrac{11}{18} 相符。

  3. 找出分母為 253 的那一項。 解 5n−2=2535n-2=253 得 n=51n=51——是整數,表示這一項確實屬於這個規律。它的分子為

    X=3(51)−1=152X=3(51)-1=152

  4. 找出分子為 1499 的那一項。 解 3n−1=14993n-1=1499 得 n=500n=500,同樣是整數。它的分母為

    Y=5(500)−2=2498Y=5(500)-2=2498

  5. 求最大公因數前先把兩數質因數分解。 面對四位數用猜的並不保險:

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

    而 12491249 是質數(3535 以下的質數都除不盡它)。

  6. 取共同的部分。 唯一共有的質因數是 22,而它在 24982498 裡只出現一次,所以

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

    輾轉相除法也吻合:2498=16⋅152+662498=16\cdot152+66、152=2⋅66+20152=2\cdot66+20、66=3⋅20+666=3\cdot20+6、20=3⋅6+220=3\cdot6+2、6=3⋅2+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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