下面給出的這道趣味數學題是由加拿大艾伯塔大學的數學家里奧·莫賽爾專為愚人節所作.這樣的提示似乎很明顯,那就是大家不要被這則問題嚇倒,其中定然暗含玄機.
數學家設計的問題是:下面是一個28位數,中間有10個空缺的位置,如果請你在空位中填上數字0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,且每個數字只能使用一次,那么得到的這些28位數是396的倍數的可能性是多少?
5__383__8__2__936__5__8__203__9__3__76
乍一看,這的確是個嚇人的問題.因為在10個空位上填上0~9,共有10×9×8×7×6×5×4×3×2×1=3628800種情況,也就是說,會得到三百多萬個不同的28位數,要驗證如此多的數能否被396整除,需要試驗篩選的次數是難以想象的.既然這龐大的28位數難以下手,那么不妨換個方向思考,研究已知條件中出現的另一個數字396.通常情況下,我們應該從分解396的因數入手,稍加試驗可得396=4×9×11,這樣問題就得到了轉化:一個數要是396的倍數,必須同時是4的倍數、9的倍數和11的倍數.有了這樣的判斷,探索的思路頓時開闊了許多.
根據“數的整除特征”,一個數是4的倍數,那么這個數的最后兩位組成的數是4的倍數;一個數是9的倍數,那么這個數的所有數字之和是9的倍數;一個數是11的倍數,那么這個數的奇數位上的數字之和與偶數位上的數字之和的差是11的倍數.這也就是說,396的倍數必須同時滿足:末兩位是4的倍數,所有的數字之和是9的倍數,奇數位上的數字之和與偶數位上的數字之和的差是11的倍數.有了這個針對性的結論,就立刻有了探求的目標.
觀察第一步可知,5__383__8__2__936__5__8__203__9__3__76這個28位數的末兩位為76,是4的倍數,所以不管如何填空,可斷定它是4的倍數;第二步計算可知,28位數中已知的所有數位的數字之和是5+3+8+3+8+2+9+3+6+5+8+2+0+3+9+3+7+6kgW2mVKL5t7NvT69SVxs8gzyKfULeuYl3ly7V1bTQ/E==90,是9的倍數,而空位上的數字之和肯定是0+1+2+3+4+5+6+7+8+9=45,也是9的倍數,那么可以斷定,無論空位上0~9的順序如何,所有的28位數都是9的倍數;第三步仍然是簡單的計算,5__383__8__2__936__5__8__203__9__3__76奇數位上的數字之和是5+3+3+8+2+9+6+5+8+2+
3+9+3+7=73,偶數位上除了空位之外的數字之和是8+3+0+6=17,而所有的10個空位都出現在偶數位上,也就是說,這10個空位的數字之和45也應該加在17上,即偶數位上的數字之和是45+17=62,可以看出,73-62=11,即奇數位上的數字之和與偶數位上的數字之和的差也是11的倍數.
至此,玄機顯露.原來不管空位上的0~9如何填寫,得到的所有28位數統統都是396的倍數,它們形式各異卻個性相同,細細品味,則有 “另辟蹊徑則曲徑通幽,峰回路轉則柳暗花明”的妙趣.由此看來,這種“不走尋常路”的策略,值得回味和反思!