四年级奥数讲义:奇数、偶数与奇偶分析
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2021年01月29日 07:44
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四年级奥数讲义:奇数、偶数与奇偶分析
整数按能否被
2
整除分为两大类:奇数和偶数,奇数与偶数有下列基本性质:
1
.奇数≠偶数
2
.两个整数相加
(
减
)
或相乘,结果的奇偶性如下表所示
3
.若干个奇数之积是奇数,偶数与任意整数之积 是偶数;偶数个奇数的和为偶数,若干个偶
数的和为偶数.
4
.设
m
、
n
是整数,则
m
土
n
,
m
n
的奇偶性相同.
5
.设
m
是整数,则
m
与
m
,
m
n
的奇偶性相同.
奇偶性是整数的固有属性,通过分析整数的奇偶性来解决问题的方法叫奇偶分析法.
例题
【例
1
】
三个质数之和为
86
,那么这三个质数是
.
思路点拨
运用奇数、偶数、质数、合数性质,从分析三个加数的奇偶性人手.
注:
18
世纪的哥尼斯堡,有
7
座桥把这儿的 普雷格尔河中两个小岛与河岸联系起来,在
这迷人的地方,
人们议论着一个有趣的问题.
一个游人怎样才能不重复地一次走遍
7
座桥,
而
最后又回到出发点.
1736
年彼得堡院士欧拉巧妙地解决了这个 问题.欧拉把一个复杂的实际问题化为一个简
单的几何图形,
他指出只要我们能从一点出发,< br>不重复地一笔把这样的图形画出来,
那么就可
说明游人能够不重复地一次走遍这
7
座桥,这就是著名的“一笔画”问题的来历.
利用奇偶分析不难得到一般的结论: 凡是能一笔画成的图形,它上面除了起点和终点外的
每一个点总是一笔进来,
一笔出去.
因此,
除了起点和终点外的每一个点都有偶数条线和它相
连.
简单地说,当且仅当图形中的奇结点
(
每点出发有奇 数字线
)
的个数不大于
2
时,这个图形
才能一笔画.
【例
2
】
如果
a
、
b
、
c
是三个任意的整数,那么
a
b
b
c
c
a
(
)
.
、
、
2
2
2
A
.都不是整数
B
.至少有两个整数
C
.至少有一个整数
D
.都是整数
思路点拨
举例验证或从
a
、
b
、
c
的奇偶性说明.
【例
3
】
(1)
设
1
,
2
,
3
,
…,
9< br>的任一排列为
a
l
,
a
2
,
a
3< br>…,
a
9
.
求证:
(a
l
l
一1)( a
2
—
2)
…
(a
9
—< br>9)
是一个偶数.
(2)
在数
1
1
,
2
2
,
3
3
,4
4
,
5
4
,…
2002
2002
,
2003
2003
,这些数的前面任意放置“
+
”或“一”
号,并顺次完成所指出的运算,求出代数和,证明:这个代数和必定不等于
2003
.
思路点拨
(1)
转换角度考察问题,
化积的奇偶性为和 的奇偶性来研究;
(2)
由于任意添
“十”
号或“一”号,形式多样,因此不 可能一一尝试再作解答,从奇数、偶数的性质人手.
、
xn
都是
+1
或一
1
,并且
x
1
x
2
x
3
x
n
1
x
n
0
,求证:
n
【例
4
】已知
x
1
、
x
2
、
x< br>3
、
x
2
x
3
x
4
x
n< br>x
1
是
4
的倍数.
思路点拨
可以分两步,先证
n
是偶数
2k
,再证明
k
是偶数,解题的关键是从已知等式
左 边各项的特点受到启发,挖掘隐含的一个等式.
【例
5
】
游戏机的“方块”中共有下面
?种图形.每种“方块”都由
4
个
l
×
l
的小方格
组成.现用这
7
种图形拼成一个
7
×
4
的长方形
(
可以重复使用某些图形
)
.
问:最多可以用这
7
种图形中的几种图形
?
思路点拨
为了形象化地说明问题,
对7
×
4
的长方形的
28
个小方格黑白相间染色,
除“品
字型”必占
3
个黑格
1
个白格或
3个白格
1
个黑格,其余
6
个方格各占
2
个黑格
2
个白格.
注:对同一个数学对象,从 两个方向考虑
(n
项和与积
)
,再将这两个方面合在一起整体考
虑, 得出结论,这叫计算两次原理,通过计算两次可以建立方程,证明恒等式等.
在一定的规则下,进行某种操作或变换,问是否
(
或证明
)
能够达到一个预期的目的,这就
是所谓操作变换问题,此类问题变化多样,解法灵活,解题 的关键是在操作变换中,挖掘不变
量,不变性.
一些非常规数字问题需要恰当地数学 化,以便计算或推理.引入字母与赋值法是数学化的
两种常用方式方法.
所谓赋值法 就是在解题时,将问题中的某些元素用适当的数表示,然后利用这些数值的大
小,正负性、奇偶性等进行 推理论证的一种解题方法.
【例
6
】桌上放着七只杯子;杯口全朝上,每次翻转四个杯子:问能否经过若干次这样的翻动,使全部的杯子口都朝下
?
思路点拨
这不可能.我们将口向上的杯于记为:< br>“
0
”
,口向下的杯子记为“
1
”
.开始
时 ,由于七个杯子全朝上,所以这七个数的和为
0
,是个偶数.一个杯子每翻动一次,所记数由
0
变为
1
,或由
l
变为
0
,改变了 奇偶性.每一次翻动四个杯子,因此,七个之和的奇偶性
仍与原来相同.
所以,
不论翻 动多少次,
七个数之和仍为偶数.
而七个杯子全部朝下,
和为
7
,< br>是奇数,因此,不可能.
整数可以分为奇数和偶数两类.
【例< br>7
】在
1
,
2
,
3
,…,
2005
前面任意添上一个正号或负号,它们的代数和是奇数还是
偶数
?
思路点拨
两个整数之和与这两个整数之 差的奇偶性相同,只要知道
1+2+3+
…
+2005
的
奇偶性即可 .
因两个整数的和与差的奇偶性相同,所以,在
1
,
2
,
3
,…,
2005
中每个数前面 添上正号
或负号,其代数和应与
1+2+3+
…
+2005
的奇偶性 相同,而
1+2+3+
…
+2005=
2005=1003
×
2005
为奇数;因此,所求代数和为奇数.
注:抓住“
a+b
与
a
—
b
奇偶性相同”
,通过特例
1
十
2
十
3
十 …十
2005
得到答案.
【例
8
】
“
元旦联欢会上,同学们互赠贺卡表示新年的: 良好祝愿.
“无论人数是什么数,
用来交换的贺卡的张数总是偶数.
”这句话正确吗< br>?
试证明你的结论.
思路点拨
用分类讨论的思想方法,从“无论人数是什么数”入手,考虑人数为奇数或偶
1
(1+
2005)
×
2
数的两种情况.
这句话是正确的.下面证明之.
若联欢会上的人数为偶数,设为
2m
(m
为整数
),则每个人赠送给同学们的贺卡张数为奇
数,即
(2m
—
1)
. 那么,贺卡总张数为
2m(2m
—
1)=4m
2
-
2m,显然是偶数.
若联欢会上的人数为奇数,
设为
2m+1(m
为整数,
则每个人赠送给同学们的贺卡张数应是
2 m
,为偶数.贺卡总张数为
(2m+1)
·
2m
,仍为偶数.
故“用来交换的贺卡张数总是偶数”是对的.
注:按奇数和偶数分类考虑问题是常见的解决此类问题的策略之一.
【例
9
】桌面上放有
1993
枚硬币,第
1次翻动
1993
枚,第
2
次翻动其中的
1992
枚,第
3
次翻动其中的
1991
枚,…,第
1993
次翻动其中一 枚,试问:能否使桌面上所有的
1993
枚硬
币原先朝下的一面都朝上
?并说明理由.
思路点拨
若要把一枚硬币原先朝下的一面朝上,
应该翻动该硬币奇数次.
因此,
要把
1 993
枚硬币原先朝下的一面都朝上,
应该翻动这
1993
枚硬币的总次数为 奇数.
现在
1993
次翻动的
总次数为
1+2+3+
…+1993=1993
×
(1+1993)/2=1993
×
997是个奇数,故猜想可以使桌面上
1993
枚硬币原先朝下的一面都朝上.
理由如下:
按规定,
1993
次 翻动的总次数为
1+2+3+
…
+1993=1993
×
(1+19 93)/2=1993
×
997
,
所以翻动的次数为奇数,
而且可见 每个硬币平均翻动了
997
次.
而事实上,
只要翻动一枚硬币
奇数次 ,就能使这枚硬币原先朝下的一面朝上.按如下的方法进行翻动:
第
1
次翻动全部
1993
枚,
第
2
次翻动其中的
1992枚,第
1993
次翻动第
2
次未翻动的那
1
枚,
第
3
次翻动其中的
1991
枚,第
1992
次翻动第
3
次未翻动的
2
枚,
第
997
次翻动其中的
9 97
枚,第
998
次翻动第
997
次未翻动的
996
枚.
这样,正好每枚硬币被翻动了
997
次,就能使每一枚硬币原来朝下的一面都朝上.
注:灵活、巧妙地利 用奇俩性分析推理,可以解决许多复杂而有趣的问题,并有意想不到的
效果.
【例
10
】在
6张纸片的正面分别写上整数:
1
、
2
、
3
、
4
、
5
、
6
,打乱次序后,将纸片
翻过来,在它们的反面也随 意分别写上
1
-
6
这
6
个整数,然后,计算每张纸片的正面 与反面所
写数字之差的绝对值,得出
6
个数.请你证明:所得的
6
个 数中至少有两个是相同的.
思路点拨
从反面人手,
即设这
6
个数两两都不相等,利用
a
i
bi
与
a
i
b
i
(
i
=1
,
2
,
3
,
4
,
5
,
6)
的奇偶性相同,引入字母进行推理证明.
设
6
张
卡
片
正
面
写
的
数
是
a
1
、
a
2
、
a
3
、
a
4
、
a
5
、
a
6
,
反
面
写
的
数
对
应
为
b
1
、
b
2
、
b
3
、
b
4
、
b
5
、
b
6
, 则这
6
张卡片正面写的数与反面写的数的绝对值分别为
a
1
b
1
,
a
2
b
2
,
a
3
b
3
,
a
4
b
4
,
a
5
b
5
,
a
6
b
6
.
设这
6
个数两两都不相等,
则它们只能取
0
,
1
,
2
,
3
,
4
,
5
这
6
个值.
于是
a
1< br>
b
1
+
a
2
b
2
+< br>a
3
b
3
+
a
4
b< br>4
+
a
5
b
5
+
a
6< br>
b
6
=0+1+2+3+4+5=15
是个
奇数.
另一方面,
a
i
bi
与
a
i
b
i
(
i
=1
,2
,
3
,
4
,
5
,
6)
的奇 偶性相同.
所以
a
1
b
1
+
a
2
b
2
+
a
3
b
3
+
a
4
b
4
+
a
5
b
5
+
a
6
b
6
与
(a
1
一
b
1
)+(a
2
一
b
2
) +(a
3
一
b
3
)+(a
4
一
b
4
)+(a
5
一
b
5
)+(a
6
一
b
6
)=
(
a
1
a
2
< br>a
3
a
4
a
5
a< br>6
)
一
(
b
1
b
2
< br>b
3
b
4
b
5
b< br>6
)
=(1+2+3+4+5+6)
一
(1+2+3+4+ 5+6)=O
的奇偶
性相同,而
0
是个偶数,
15
是奇数, 两者矛盾.
所以,
a
1
b
1
,
a
2
b
2
,
a
3
b
3
,
a
4
b
4
,
a
5
b
5
,
a
6
b
6
这
6
个数中至少有两个是
相同的.
注:反证法是解决奇、偶数问题中常用的方法.
【例
11
】有一只小渡船往返于一条小河的左右两岸之间,问:
(1)
若最初小船是在左岸,往返若干次后,它又回到左岸, 那么这只小船过河的次数是奇
数还是偶数
?
如果它最后到了右岸,情况又是怎样呢
?
(2)
若小船最初在左岸,它过河
99< br>次之后,是停在左岸还是右岸
?
思路点拨
(1)
小船最初在左岸,过一次河就到了右岸,再过一 次河就由右岸回到左岸,
即每次由左岸出发到右岸后再回到左岸,都过了两次河.因此,小船由左岸开始 ,往返多次后
又回到左岸,则过河的次数必为
2
的倍数,所以是偶数.同样的道理,不 难得出,若小船最后
停在右岸,则过河的次数必为奇数.
(2)
通过
(1)
,
我们发现,
若小船最初在左 岸,
过偶数次河后,
就回到左岸;
过奇数次河后,
就停在右岸.现在小船过河
99
次,是奇数次.因此,最后小船该停在右岸.
注
关键是对过河次数的理解:
一个单程,
即由左岸到右 岸
(
或由右岸到左岸
)
就过河一次;
往返一个来回就过河两次.
【例
12
】黑板上写了三个整数, 任意擦去其中一个,把它改写成另两个数的和减去
1
,这
样继续下去,得到
1995
、
1996
、
1997
,问原来的三个数能否是< br>2
、
2
、
2
?
思路点拨
如果原来的三个整数是
2
、
2
、
2
,即三个偶数,操作一次后,三个数变成二偶
一奇,
这时如 果擦去其中的奇数,
操作后三个数仍是二偶一奇.
如果擦去的是其中的一个偶数,
操作 后三个数仍是二偶一奇.因此,无论怎样操作,得到的三个数都是二偶一奇,不可能得到
1995
、
1996
、
1997
.
所以,原来的三个数不可能是
2
、
2
、
2
.
注
解决本题的诀窍在于考查数字变化后的奇偶性.
【例
13
】将正偶数按下表排成五列:
第
1
列
第
2
列
第
3
列
第
4
列
第
5
列
第
1
行
2
4
6
8
第
2
行
16
14
12
10
第
3
行
18
20
22
24
…
…
28
26
根据上面的排列规律,则
2000
应位于
(
)
A
.第
125
行,第
1
列
B
.第
125
行,第
2
列
C
.第
250
行,第
1
列
D
.第
250
行,第
2
列
思路点拨
观察表格,
第
1
行最右边的数为
8
,
第
2
行最左边的数为
16
,
第
3
行最右边的
数为
24
,于是可猜测:当行数 为奇数时,该行最右边的数为
8
×行数;当行数为偶数时,该行
最左边的数为
8
×行数.
通过验证第
4
行、
第
5
行、
第
6
行知,
上述猜想是正确的,
因为
2000=8
×
250
,
所以
2000
应在第
250
行,
又因为< br>250
为偶数,
故
2000
应在第
250
行最左边,
即第
250
行第
1
列,故应选
C
.
注:观察、寻找规律是解决这类问题的妙招.
【例
14
】如图
18
—
1
,两个标有数字的轮子可以分别绕轮子的中心旋转,旋转停止时,
每个轮 子上方的箭头各指着轮子上的一个数字.若左轮子上方的箭头指着的数字为
a
,右轮子
上方的箭头指着的数字为
b
,数对
(a
,
b)
所有可能的个 数为
n
,其中
a+b
恰为偶数的不同数对
m
等于
(
)
n
1
1
5
3
A
.
B
.
C
.
D
.
2
6
12
4
的个数为
m
,则
思路点拨
依题意可知所有的数对
n=4< br>×
3=12
,其中
a+b
恰为偶数的数对
m=3
×< br>1+1
×