乘积等于总和
的挑战
假设有五个正整数 A、B、C、D 和 E,满足以下条件。这五个数中任意两个数的最大可能值是多少?
A × B × C × D × E = A + B + C + D + E
勘探
如果这种等式中的数字个数不同,会发生什么情况?
笔记
+
-
的挑战
当你仔细审视这个问题时,你会意识到,随着数字的增加,总和的增长速度远不及乘积的增长速度,因此你需要找到一些方法来应对这种情况。一个简单的办法是将总和转化为乘积,如下所示。
假设数字 A、B、C、D 和 E 按降序排列,其中 A 最大(可能与其他数字并列)。那么 A + B + C + D + E ≤ 5A。因此,A × B × C × D × E = A + B + C + D + E ≤ 5A。所以,B × C × D × E ≤ 5。由于这些都是整数,我们需要考虑的可能性非常少!
这些将按 B、C、D、E 的顺序排列。
- 5, 1, 1, 1: 那么 A x 5 x 1 x 1 x 1 = A + 5 + 1 + 1 + 1,所以 5A = A + 8。这意味着 A 是 2,这不可能,因为 A 应该是最大值。
- 4, 1, 1, 1: 那么 A x 4 x 1 x 1 x 1 = A + 4 + 1 + 1 + 1,所以 4A = A + 7。这意味着 3A = 7,这是不可能的。
- 3, 1, 1, 1:则 A × 3 × 1 × 1 × 1 = A + 3 + 1 + 1 + 1,所以 3A = A + 6。这意味着 2A = 6,所以 A = 3。由此得出解为 3 × 3 × 1 × 1 × 1 = 3 + 3 + 1 + 1 + 1 = 9。
- 2, 1, 1, 1: 那么 A × 2 × 1 × 1 × 1 = A + 2 + 1 + 1 + 1,所以 2A = A + 5。这意味着 A = 5。由此得出解为 5 × 2 × 1 × 1 × 1 = 5 + 2 + 1 + 1 + 1 = 10。
- 1, 1, 1, 1: 那么 A x 1 x 1 x 1 x 1 = A + 1 + 1 + 1 + 1,所以 A = A + 4,这是不可能的。
● 2, 2, 1, 1: 那么 A × 2 × 2 × 1 × 1 = A + 2 + 2 + 1 + 1,所以 4A = A + 6。这意味着 A = 2。由此得出解为 2 × 2 × 2 × 1 × 1 = 2 + 2 + 2 + 1 + 1 = 8。
因此,共有三种解:3, 3, 1, 1, 1;5, 2, 1, 1, 1;以及 2, 2, 2, 1, 1。其中出现的最大数字是 5。
勘探
对于任意数量的数字,都可以进行非常类似的分析。数字越大,需要分析的内容就越多。
对于 2、3 和 4 这三个数字,我们得到:
- 2 × 2 = 2 + 2
- 3 × 2 × 1 = 3 + 2 + 1
- 4 × 2 × 1 × 1 = 4 + 2 + 1 + 1
除了这些具体答案之外,经过一些例子的检验,可以“清楚地”看出,当有 n 个数时,最大的数总是与解 nx 2 x 1 x 1 x … x 1 = n + 2 + 1 + 1 + … + 1 相关联。