内容正文:
《小升初奥数数论:完全平方数的特征与应用》
【知识梳理+例题讲解+提升练习+模拟赛场】
知识梳理
基础核心特征
1.个位数字限制:完全平方数的个位数字只能是0、1、4、5、6、9,不可能是2、3、7、8。
2.特殊个位附加特征:
(1)若个位为0,则末尾必有偶数个0(如100=10²、400=20²);
(2)若个位为5,则十位数字必为2(如25=5²、225=15²、625=25²);
(3)若个位为6,则十位数字必为奇数(如16=4²、36=6²、196=14²);
(4)若个位为1、4、9,则十位数字奇偶性不限(如121=11²、324=18²、49=7²)。
3.余数特征:
(1)完全平方数除以4的余数只能是0或1(偶数²=4k,奇数²=4k+1);
(2)完全平方数除以3的余数只能是0或1(3k²≡0,(3k±1)²=9k²±6k+1≡1);
(3)完全平方数除以8的余数只能是0、1、4(偶数²:4k²,k偶时余0,k奇时余4;奇数²=(2k+1)²=4k(k+1)+1≡1)。
4.质因数与因数特征:
(1)质因数分解中,所有质因数的指数均为偶数(如36=2²×3²);
(2)因数个数为奇数(非完全平方数的因数成对出现,个数为偶数)。
拓展性质
1.相邻平方数差:(n+1)² - n²=2n+1(差为奇数);任意完全平方数可表示为连续奇数的和:1+3+5+…+(2n-1)=n²。
2.乘积性质:若a、b为完全平方数,则a×b也是完全平方数(质因数指数均为偶数)。
3.两位数排除:完全平方数的个位与十位组成的两位数,不可能是21、23、27、29、31、33、37、39、71、73、77、79、81、83、87、89、91、93、97、99。
4.奇偶性一致:完全平方数的奇偶性与原数一致(偶²为偶,奇²为奇)。
例题讲解
【例题1】基础特征判断
题目:(1)判断下列数是否为完全平方数:123、225、361、408、576、623;(2)已知一个数的个位是6,十位是偶数,这个数可能是完全平方数吗?为什么?
思路分析:(1)结合个位数字、质因数分解、余数特征逐一判断;(2)利用“个位为6的完全平方数,十位必为奇数”的特征分析。
详细解答:(1)123:个位为3,不符合完全平方数个位特征,不是;225=15²,质因数分解为3²×5²,指数均为偶数,是;361=19²,是;408:个位为8,不符合,不是;576=24²,是;623:个位为3,不符合,不是。 (2)不可能。因为完全平方数个位为6时,其十位数字必为奇数(如16、36、196等),题目中十位是偶数,与特征矛盾,故不可能是完全平方数。
【跟踪训练1】(1)判断下列数是否为完全平方数:729、841、907、1024、1155; (2)已知三位数a2b是完全平方数,求a和b的值。
【例题2】余数特征的应用
题目:已知N是一个完全平方数,且N除以3余1,除以4余0,求满足条件的最小正整数N。
思路分析:结合除以3余1、除以4余0的余数特征,枚举符合条件的数并判断是否为完全平方数。
详细解答: 除以4余0说明N是偶数的平方,设N=(2k)²=4k²;除以3余1,说明4k²≡k²≡1 mod3,即k除以3余1或2。 当k=1时,N=4,4÷3=1余1,符合条件,且4=2²是完全平方数,故最小N=4。
【跟踪训练2】 (1)判断:一个数除以8余3,这个数是否可能是完全平方数?为什么? (2)已知完全平方数M除以5余1,求M的个位数字可能是多少。
提升训练
1.分解质因数判断:1008、1369、1521是否为完全平方数,并说明理由。
2.已知一个完全平方数的因数个数是15,求这个数的质因数分解形式。
3.求最小的正整数p,使得1234p是完全平方数。
模拟赛场(奥数难度)
1.证明:任意四个连续自然数的乘积加1,必是完全平方数。
2.求最小的正整数n,使得n-5和n+34都是完全平方数。
3.一个四位数是完全平方数,其前两位数字组成的两位数和后两位数字组成的两位数也都是完全平方数,求所有这样的四位数。
4.已知完全平方数N的个位数字是9,求N除以100的余数可能是多少。
5.证明:完全平方数的个位数字只能是0、1、4、5、6、9(从平方数的个位规律推导)。
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参考答案及解析
跟踪训练参考答案
【跟踪训练1】 (1)729=27²,是;841=29²,是;907个位为7,不是;1024=32²,是;1155个位为5但十位为5≠2,不是。 (2)三位数a2b的范围是120-929,枚举平方数:11²=121(a=1,b=1)、19²=361(不符合)、21²=441(不符合)、29²=841(不符合)、31²=961(不符合),故a=1,b=1。
【跟踪训练2】 (1)不可能。完全平方数除以8的余数只能是0、1、4,余3不符合,故不可能。 (2)除以5余1的平方数,个位数字可能是1或6(1²=1,4²=16,6²=36,9²=81,均除以5余1)。
提升练习参考答案
1.1008=2⁴×3²×7,质因数7指数为1(奇数),不是;1369=37²,是;1521=39²=3²×13²,是。
2.因数个数15=(14+1)或(2+1)(4+1),故质因数形式为p¹⁴或p²q⁴(p、q为不同质数)。
3.1234=2×617(617为质数),最小p=2×617=1234。
模拟赛场参考答案及解析
1.证明:设四个连续自然数为n,n+1,n+2,n+3,乘积为n(n+3)(n+1)(n+2)=(n²+3n)(n²+3n+2),令t=n²+3n,则乘积为t(t+2)=t²+2t+1=(t+1)²,是完全平方数,得证。
2.设n-5=a²,n+34=b²,b²-a²=39,(b-a)(b+a)=3×13,解得b-a=3,b+a=13→b=8,a=5,n=5²+5=30。
3.前两位是平方数:16、25、36、49、64、81;后两位是平方数:00、01、04、09、16、25、36、49、64、81。组合得:1600=40²,1681=41²,2500=50²,2564(不是平方数),3600=60²,3681(不是),4900=70²,4964(不是),6400=80²,6481(不是),8100=90²,8164=90.35²(不是),故符合条件的四位数为1600、1681、2500、3600、4900、6400、8100。
4.个位为9的平方数,原数个位为3或7:3²=9(余数09),13²=169(余数69),23²=529(余数29),33²=1089(余数89),7²=49(余数49),17²=289(余数89),27²=729(余数29),37²=1369(余数69),故余数可能为09、29、49、69、89。
5.证明:0²=0,1²=1,2²=4,3²=9,4²=16,5²=25,6²=36,7²=49,8²=64,9²=81,个位仅0、1、4、5、6、9,故任意完全平方数个位必为这六个数之一,得证。
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