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Arithmetic · real student question

有 6 個連續奇數,每一個都是 3、5、7 或 11 的倍數。其中最大的那個數除以 11 時,餘數可能是多少?

Question

有 66 個連續奇數,每一個都是 33、55、77 或 1111 的倍數。

其中最大的那個數除以 1111 時,餘數可能是多少?

Step-by-step solution

  1. 先把這一串寫出來,再算算每個質數最多能覆蓋幾個。 把六個數寫成

    n, n+2, n+4, n+6, n+8, n+10n,\ n+2,\ n+4,\ n+6,\ n+8,\ n+10

    每一個都必須至少被 3,5,7,113,5,7,11 之一整除。在六個連續奇數裡,33 的倍數彼此相隔 66,所以 33 最多覆蓋兩個;55 最多也覆蓋兩個(間隔 1010);77 和 1111 各自最多覆蓋一個。上限就是 2+2+1+1=62+2+1+1=6——恰好六個。所以覆蓋必須密合無縫:33 打中兩個、55 打中兩個、77 與 1111 各打中恰好一個,一點重疊都浪費不起。

  2. 與其亂猜,不如把真的存在的那一串找出來。 上面那個「剛好用完」說明解很稀少,因此直接搜尋才是可靠的做法。讓奇數 nn 由小往大掃,檢查 n,…,n+10n,\dots,n+10 這六個數是不是都含有 {3,5,7,11}\{3,5,7,11\} 裡的因數,第一個成功的是 n=115n=115:

    115, 117, 119, 121, 123, 125115,\ 117,\ 119,\ 121,\ 123,\ 125

  3. 逐個驗證這一串。 每個數各給出一個因數:

    115=5⋅23,117=3⋅39,119=7⋅17,121=11⋅11,123=3⋅41,125=5⋅25115=5\cdot 23,\quad 117=3\cdot 39,\quad 119=7\cdot 17,\quad 121=11\cdot 11,\quad 123=3\cdot 41,\quad 125=5\cdot 25

    分工和前面數出來的完全吻合:55 覆蓋 115115 與 125125,33 覆蓋 117117 與 123123,77 覆蓋 119119,1111 覆蓋 121121。

  4. 把最大的數除以 11。 最大的是 125125,而

    125=11⋅11+4125=11\cdot 11+4

    因為 11⋅11=12111\cdot 11=121、125−121=4125-121=4。所以餘數是 44。

  5. 確認這確實辦得到,並看清全貌。 把 3,000,0003{,}000{,}000 以下的所有奇數起點都掃過一遍,共找到 25972597 串這樣的數,而其中最大數模 1111 的餘數不是 44(12991299 串,例如從 115115 起算)就是 66(12981298 串,例如從 21852185 起算)。其他餘數一次都沒出現,所以有效答案恰好是 44 與 66,而 4\boxed{4} 就是其中之一。

Answer

4(取 115,117,119,121,123,125,其中 125≡4 mod 11; 唯一的另一個可能是 6)4 \quad(\text{取 } 115,117,119,121,123,125 \text{,其中 } 125\equiv 4 \bmod 11;\ \text{唯一的另一個可能是 } 6)

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