一个正整数如果是另一个整数的完全平方,那么我们就称这个数为完全平方数,也叫做平方数。例如:
0,1,4,9,16,25,36,49,64,81,100,121,144,169,196,225,256,289,324,361,400,……
通过对这些完全平方数的观察和分析,我们可以获得一些规律性的认识。下面是完全平方数的一些常用性质:
性质1:完全平方数的末位数只能是0,1,4,5,6,9。
性质2:奇数的平方的个位数字为奇数,十位数字为偶数。
性质3:如果完全平方数的十位数字是奇数,则它的个位数字一定是6;反之,如果完全平方数的个位数字是6,则它的十位数字一定是奇数。
性质4:凡个位数字是5,但末两位数字不是25的自然数不是完全平方数;末尾只有奇数个“0”的自然数(不包括0本身)不是完全平方数;个位数字为1,4,9而十位数字为奇数的自然数不是完全平方数。
性质5:偶数的平方是4的倍数;奇数的平方是4的倍数加1。
性质6:奇数的平方是8n+1型;偶数的平方为8k或8k+4型。
性质7:平方数的形式必为下列两种之一:3k,3k+1。
性质8:不能被5整除的数的平方为5k±1型,能被5整除的数的平方为5k型。
性质9:平方数的形式具有下列形式之一:16k,16k+1, 16k+4,16k+9。
性质10:完全平方数的各位数字之和只能是0,1,4,7,9。
性质11: a^2b为完全平方数的充要条件是b为完全平方数。
性质12:如果质数p能整除a,但p^2不能整除a,则a不是完全平方数。
性质13:在两个相邻的整数的平方数之间的所有整数都不是完全平方数,即若
n^2<k<(n+1)^2, 则k一定不是完全平方数。
性质14:一个正整数n是完全平方数的充分必要条件是n有奇数个因子(包括1和n本身)。
性质15:完全平方数的约数个数是奇数个。约数的个数为奇数个的自然数是完全平方数。
性质16:若质数p整除完全平方数a,则p^2|a。
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-- 作者:过路人
-- 发布时间:2004-10-27 9:31:17
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(二)与上述性质相对应的几个结论
1.个位数是2,3,7,8的整数一定不是完全平方数;
2.个位数和十位数都是奇数的整数一定不是完全平方数;
3.个位数是6,十位数是偶数的整数一定不是完全平方数;
4.形如3k+2型的整数一定不是完全平方数;
5.形如4k+2和4k+3型的整数一定不是完全平方数;
6.形如5k±2型的整数一定不是完全平方数;
7.形如8k+2, 8k+3, 8k+5, 8k+6,8k+7型的整数一定不是完全平方数;
8.数字和是2,3,5,6,8的整数一定不是完全平方数。
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-- 作者:过路人
-- 发布时间:2004-10-27 9:33:15
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(三)范例解析
[例1]:一个自然数减去45及加上44都仍是完全平方数,求此数。
解:设此自然数为x,依题意可得
x-45=m^2................(1)
x+44=n^2................(2)(m,n为自然数)
(2)-(1)可得 n^2-m^2=89, (n+m)(n-m)=89
但89为质数,它的正因子只能是1与89,于是。解之,得n=45。代入(2)得。故所求的自然数是1981。
[例2]:求证:四个连续的整数的积加上1,等于一个奇数的平方。
分析:设四个连续的整数为n,(n+1),(n+2),(n+3),其中n为整数。欲证
n(n+1)(n+2)(n+3)+1是一奇数的平方,只需将它通过因式分解而变成一个奇数的平方即可。
证明:设这四个整数之积加上1为m,则
m=n(n+1)(n+2)(n+3)+1=(n^2+3n+1)^2=[n(n+1)+(2n+1)]^2
而n(n+1)是两个连续整数的积,所以是偶数;又因为2n+1是奇数,因而n(n+1)+2n+1是奇数。这就证明了m是一个奇数的平方。
[例3]:求证:11,111,1111,......,111...1(n个1)这串数中没有完全平方数。
分析:形如111...1(n个1)的数若是完全平方数,必是末位为1或9的数的平方,即
111...1(n个1)=(10a+1)^2 或 111...1(n个1)=(10a+9)^2
在两端同时减去1之后即可推出矛盾。
证明:若111...1(n个1)=(10a+1)^2=100a^2+20a+1,则
111...10=100a^2+20a, 111...1(n-1个1)=10a^2+2a
因为左端为奇数,右端为偶数,所以左右两端不相等。
若111...1(n个1)=(10a+9)^2,同理。
综上所述,不可能是完全平方数。
另证:由为奇数知,若它为完全平方数,则只能是奇数的平方。但已证过,奇数的平方其十位数字必是偶数,而十位上的数字为1,所以不是完全平方数。
[例4]:从200到1800的自然数中有奇数个约数的数有多少个?
分析:有奇数个约数为完全平方数,即求从200至1800的自然数中有多少个完全平方数。
解:从200到1800的自然数中,完全平方数有15^2,16^2,……,42^2。共有42―15+1=28个数满足题意。
[例5]:用300个2和若干个0组成的整数有没有可能是完全平方数?
解:设由300个2和若干个0组成的数为A,则其数字和为600
3|600 ∴3|A
此数有3的因子,故9|A。但9|600,∴矛盾。故不可能有完全平方数。
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-- 作者:过路人
-- 发布时间:2004-10-27 9:37:56
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[例6]:试求一个四位数,它是一个完全平方数,并且它的前两位数字相同,后两位数字也相同。
解:设此数为aabb,则:aabb=a0b*11
此数为完全平方,则必须是11的倍数。因此11|a + b,而a,b为0,1,2,9,故共有(2,9), (3,8), (4,7),(9,2)等8组可能。
直接验算,可知此数为7744=88。
[例7]:求满足下列条件的所有自然数:
(1)它是四位数。
(2)被22除余数为5。
(3)它是完全平方数。
解:设22n+5=N^2,其中n,N为自然数,可知N为奇数。
N^2-16=11(2n-1), (N+4)(N-4)=11(2n-1)
11|N - 4或11|N + 4
N=(2k-1)*11+4, N=22k-5 或 N=22k-15 (k=1,2,......)
经试数可知,此自然数为1369, 2601, 3481, 5329, 6561, 9025。
[例8]:有两个数,它们各个数位的数字从左到右越来越大,其中一个六位数是另一个数的平方,求这两个数。
解:由题意可知这个六位数的个位数字应大于或等于6。∵123456=3×8^3×643不是完全平方数,又因为完全平方数个位只能是0,1,4,5,6,9。∴这个六位数的个位只能是9。∴另一个数的个位只能是3或7,并且另一个数是大于300的三位数。∵数字从左到右越来越大,∴个位数只能是7,∴可能有347,357,367,457,467,经检验,只有367^2=134689符合。
[例9]:甲、乙两人合养了n头羊,而每头羊的卖价又恰为n元,全部卖完后,两人分钱方法如下:先由甲拿十元,再由乙拿十元,如此轮流,拿到最后,剩下不足十元,轮到乙拿去。为了平均分配,甲应该补给乙多少元?
解:n头羊的总价为n^2元,由题意知n^2元中含有奇数个10元,即完全平方数n^2的十位数字是奇数。如果完全平方数的十位数字是奇数,则它的个位数字一定是6。所以,n^2的末位数字为6,即乙最后拿的是6元,从而为平均分配,甲应补给乙2元。
[例10]:矩形四边的长度都是小于10的整数(单位:公分),这四个长度数可构成一个四位数,这个四位数的千位数字与百位数字相同,并且这四位数是一个完全平方数,求这个矩形的面积。
解:设矩形的边长为x,y,则四位数
N=1000x+100x+10y+y=1100x+11y=11(100x+y)=11(99x+x+y)
∵N是完全平方数,11为质数 ∴x+y能被11整除。
又由分析可得x+y=11。
∴N=11^2*(9x+1)∴9x+1是一个完全平方数,验算知x=7满足条件。
又由x+y=11得y=4。∴S=xy=28cm^2.
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-- 发布时间:2004-10-27 9:41:42
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[例11]:少年宫游乐厅内悬挂着200个彩色灯泡,这些灯泡或明或暗,十分有趣。
这200个灯泡按1—200编号,它们的亮暗规则是:
第一秒,全部灯泡变亮;
第二秒,凡编号为2的倍数的灯泡由亮变暗;
第三秒,凡编号为3的倍数的灯泡改变原来的亮暗状态,即亮的变暗,暗的变亮;
一般地,第n秒凡编号为n的倍数的灯泡改变原来的亮暗状态。
这样继续下去,每4分钟一个周期。问:第200秒时,明亮的灯泡有多少个?
分析:灯泡最终是明或暗与开关被拉的次数的奇偶性有关。最后明亮的灯泡开关应被拉过奇数次。而开关被拉动的次数等于该灯泡编号数的约数的个数,因此约数个数为奇数个的编号,灯泡亮着,即编号为完全平方数的灯泡符合题意。
解:某个灯泡,如果它的亮暗变化的次数是奇数,那么它是明亮的。根据题意可知,号码为K的灯泡,亮暗变化的次数等于K的约数的个数,若K的约数的个数是奇数,则K一定是平方数。所以200秒时,那些编号是平方数的灯泡是明亮的。因为200以内有14个平方数,所以200秒时明亮的灯泡有14个。
[例12]:“1993与一个三位数的和”是一个完全平方数,这样的三位数有多少个?
解:设满足题目需求的平方数为χ,则由
45^2<1993+100<46^2,
54^2<1993+999<55^2,可知
45^2<1993+100≤χ≤1993+999<55^2
其中共有46^2,47^2,……,54^2这9个完全平方数。
∴共有9个三位数符合要求。
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-- 作者:过路人
-- 发布时间:2004-10-27 9:48:55
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(四)练习题
1.把1—50这50个数的平方数从小到大排成一个多位数149162536……,请问这个多位数共有( )位数字。
2.46305乘以一个自然数a,积是一个完全平方数,则最小的a是——。
3.祖孙三人,孙子和爷爷的年龄之积是1512,而爷爷,父亲,孙子三人的年龄之积是完全平方数,父亲的年龄是——。
4.把一个两位数的个位与十位数字交换后得到一个新数,它与原来的数字加起来恰好是某个自然数的平方,这个和数是——。
5.已知n/2是完全平方数,n/3是立方数,则n的最小值为——。
6.已知一个自然数的平方的十位数是8,这个完全平方数的个位数字是——。
7.如n减58是完全平方数,n加31也是完全平方数,则n是——。
8.从1986,1989,1992,1995,1998这五个数中挑出不能写成两个自然数的平方差的数是——。
9.用240个5和若干个0组成的数,是否为完全平方数?
10.是否存在自然数a,b使得2ab11*7是完全平方数?
11.一所小学开运动会,全体学生在操场上排队,如果每行24人,26行排不完,27行又有余;如果每行23人,27行排不完,28行又有余。后来体育老师调整了队形,正好排成每行人数和行数相等的队形,问这所小学共有学生多少人?
12.小东和小明一起到果园去栽树,准备好的树苗正好可以把这些果树栽成每行每列相同棵数的方阵,每人栽好8棵就休息一次,当他们把300多棵树苗都栽好时,每人休息的次数相同,但最后一次小明栽的树不到8棵。问他们共栽了多少树?
13.小亮邀请小强一起玩弹子游戏,小亮拿出一盒弹子,弹子的数量是一个完全平方数。他们每人10个、10个的轮流取出,但到最后一轮,小强只拿到6个。为了平均分配,小亮给了小强2个,这样两人拿到的弹子就一样多了。问这盒弹子共有多少个?
14.两个正整数的和比积小1997,并且其中一个是完全平方数,求较大数与较小数的差。
15.设p,m,n为一组勾股数,其中p为奇质数,且n>p, n>m。求证:2n-1必为完全平方数。
16.设平方数y^2是11个相继整数的平方和,求y的最小值。
17.求自然数n,使Sn=9+17+25+……+(8n+1)=4n^2+5n为完全平方数。
18.是否存在一个2000位的整数,它是某整数的平方,且在十进制中至少有1999个数字是5?
19.是否存在两个正整数a,b,使得(a^2+2b)与(b^2+2a)同为完全平方数?
20.若a,b为整数,求证:[a^4+b^4+(a+b)^4]/2是完全平方数。
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-- 作者:过路人
-- 发布时间:2004-10-27 9:54:22
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21.求k的最大值,使得3^7可以表示为k个连续正整数之和。
22.若a,b为整数,且24a^2+1=b^2。求证:a,b中有且仅有一个是5的倍数。
23.求证:若a是完全平方数,则a的正约数的个数一定是奇数;反之,若自然数a的正约数的个数为奇数,则a是完全平方数。
24.求出满足下列条件的所有三位数:这个三位数的平方的末三位数就是原来的三位数。
25.若d为自然数,求证:2d-1,5d-1,13d-1不可能都是完全平方数。
26.加上400后就可以成为完全平方数的四位数有几个?
27.四个连续正整数的倒数和为19/20,则着四个整数的平方和是——。
28.求证:对任意正整数k,2k-1和2k+1两数中至少有一个不能等于两整数的平方和。
29.若a,b是相邻两个自然数,c=a*b,求证:a^2+b^2+c^2是某个奇数的平方。
30.使得m^2+m+7是完全平方数的所有整数m的积是多少?
31.设正整数a,b,c,d满足a^2+6^2=b^2, d^2+10^2=c^2,求c^2+d^2-a^2-b^2的值。
32.使2^8+2^11+2^n为完全平方数的n的值。
33.若A1,A2,A3,……,Ak是n的全部正约数,求证n^k是完全平方数。
34.设正整数d不等于2,5,13,求证在集合{2,5,13,d}中可以找到两个不同的元素a , b,使得ab -1不是完全平方数。
35.求一个三位数,使它等于一个自然数n的平方,且各位数字之积等于n-1。
36.接连写出偶数个1形成的数A,再写出一半那么多个的4形成的数B, 试征:A+B+1是完全平方数。
37.若某整数为完全平方数,且末四位数字相同,求这种整数。
38.求使得2^m+3^n为完全平方数的所有正整数m和n。
39.求一个最大的完全平方数,在划掉它的最后两位数后,仍得到一个完全平方数(假定划掉的两个数字中有一个非零)。
40.设有四个整数2,5,13及d,其中d不等于2,5,13。证明:在四个数中存在两个数a,b使得a*b-1不是完全平方数。
41.若x,y为正整数,使得x^2+y^2-x能被2xy整除。求证:x为完全平方数。
42.证明:7111…12888…89是一个完全平方数(1和8均为n-1个)。
43.已知直角三角形的两直角边长分别为p,m,斜边长为n,且p,m,n均为正整数,l为质数。求证:2(p+m+1)是完全平方数。
44。有这样一个数组,由K个互不相同的自然数(不含0)组成,其中任一两个数之和都是完全平方数,称之为平方数组。当K=3时,求使这三个数之和为最小的一个平方数组。当K=4,5时又如何?
45.自然数N是完全平方数。N不是10的倍数,但把N最后两位数字擦去,剩下的刚巧还是完全平方数(例如N可以是121,把21擦去,剩下的1还是完全平方数)。问N最大是多少?
46.设1/a+1/b=1/c,其中a、b、c是正整数,且三个数的最大公因数是1,求证:
a+b是一个完全平方数
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(五)拓展
与完全平方数的末几位数有关的数字问题:
1、完全平方数的末两位数字只能是00;01,21,41,61,81;04,24,44,64,84;
25;16,36,56,76,96;09,29,49,69,89共22种可能
2、如果把某个自然数任意计算它的N次方后,得到的各种结果的末A位数与原自然数的末A位数相同,我们就称这个自然数为“永恒数”,
例如:一位自然数的永恒数有1,5,6三个;
两位的永恒数一个是25, 另一个是101—25=76;
三位的永恒数是25的平方625,还有一个是1001—625=376;
四位的永恒数是625的平方90625的末四位:0625,与10001—0625=9376,由于的首位是0,实际只有一个9376,
五位的永恒数是90625与100001—90625=09376,实际只有一个90625,9376的平方87909376的末五位数是09376,用100001—09376=90625,
六位的永恒数是---------------
从上面能否发现一些永恒数的规律:
从两位数开始永恒数一般只有两个且成对出现(当首位出现0时例外),每一对永恒数的结果总等于10??01(比这对永恒数的位数多一位)。
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