第 4讲 整数的分拆 整数的分拆,就是把一个自然数表示成为若干个自然数的和的形式,每一种表示方法,就是自然数的一个分拆。 整数的分拆是古老而又有趣的问题,其中最著名的是哥德巴赫猜想。在国内外数学竞赛中,整数分拆的问题常常以各种形式出现,如,存在性问题、计数问题、最优化问题等。 例 1 电视台要播放一部 30集电视连续剧,若要求每天安排播出的集数互不相等,则该电视连续剧最多可以播几天? 分析与解:由于希望播出的天数尽可能地多,所以,在每天播出的集数互不相等的条件下,每天播放的集数应尽可能地少。 我们知道,1+2+3+4+5+6+7=28。如果各天播出的集数分别为 1,2,3,4,5,6,7时,那么七天共可播出 28集,还剩 2集未播出。由于已有过一天播出 2集的情形,因此,这余下的 2集不能再单独于一天播出,而只好把它们分到以前的日子,通过改动某一天或某二天播出的集数,来解决这个问题。例如,各天播出的集数安排为 1,2,3,4,5,7,8或1,2,3,4,5,6,9都可以。 所以最多可以播 7天。 说明:本题实际上是问,把正整数 30分拆成互不相等的正整数之和时,最多能写成几项之和?也可以问,把一个正整数拆成若干个整数之和时,有多少种分拆的办法?例如: 5=1+1+1+1+1=1+1+1+2, =1+2+2 =1+1+3 =2+3 =1+4,共有 6种分拆法(不计分成的整数相加的顺序)。 例 2 有面值为 1分、2分、5分的硬币各 4枚,用它们去支付2角3分。问:有多少种不同的支付方法? 分析与解:要付2角3分钱,最多只能使用4枚5分币。因为全部 1分和 2分币都用上时,共值12分,所以最少要用3枚5分币。 当使用3枚5分币时,5×3=15,23-15=8,所以使用2分币最多 4枚,最少 2枚,可有 23=15+(2+2+2+2), 23=15+(2+2+2+1+1), 23=15+(2+2+1+1+1+1), 共3种支付方法。 当使用4枚5分币时,5×4=20,23-20=3,所以最多使用1枚2分币,或不使用,从而可有 23=20+(2+1), 23=20+(1+1+1), 共2种支付方法。 总共有 5种不同的支付方法。 说明:本题是组合学中有限条件的整数分拆问题的一个特例。 例 3 把 37拆成若干个不同的质数之和,有多少种不同的拆法?将每一种拆法中所拆出的那些质数相乘,得到的乘积中,哪个最小? 解:37=3+5+29 =2+5+7+23=3+11+23, =2+3+13+19=5+13+19 =7+11+19=2+5+11+19 =7+13+17=2+5+13+17 =2+7+11+17, 共10种不同拆法,其中 3×5×29=435最小。 说明:本题属于迄今尚...