乘積等於總和
的挑戰
假設有五個正整數 A、B、C、D 和 E,滿足下列條件。這五個數中任兩個數的最大可能值是多少?
A × B × C × D × E = A + B + C + D + E
勘探
如果這種等式中的數字個數不同,會發生什麼情況?
筆記
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的挑戰
當你仔細審視這個問題時,你會意識到,隨著數字的增加,總和的成長速度遠不及乘積的成長速度,因此你需要找到一些方法來應對這種情況。一個簡單的辦法是將總和轉換為乘積,如下所示。
假設數字 A、B、C、D 和 E 按降序排列,其中 A 最大(也可能與其他數字並列)。則 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。由於這些都是整數,所以我們需要考慮的可能性非常少!
這些將按 B、C、D、E 的順序排列。
- 5, 1, 1, 1: 則 A x 5 x 1 x 1 x 1 = A + 5 + 1 + 1 + 1,所以 5A = A + 8。這意味著 A 是 2,這不可能,因為 A 應該是最大值。
- 4, 1, 1, 1: 則 A x 4 x 1 x 1 x 1 = A + 4 + 1 + 1 + 1,所以 4A = A + 7。這意味著 3A = 7,這是不可能的。
- 3, 1, 1, 1:則 A × 3 × 1 × 1 × 1 = A + 3 + 1 + 1 + 1,所以 3A = A + 6。這意味著 2A = 6,所以 A = 3。由此得出解為 3 × 3 × 1 × 1 × 1 = 3 + 3 + 1 + 1 + 1 = 9。
- 2, 1, 1, 1: 則 A × 2 × 1 × 1 × 1 = A + 2 + 1 + 1 + 1,所以 2A = A + 5。這意味著 A = 5。由此得出解為 5 × 2 × 1 × 1 × 1 = 5 + 2 + 1 + 1 + 1 = 10。
- 1, 1, 1, 1: 那麼 A x 1 x 1 x 1 x 1 = A + 1 + 1 + 1 + 1,所以 A = A + 4,這是不可能的。
● 2, 2, 1, 1: 則 A × 2 × 2 × 1 × 1 = A + 2 + 2 + 1 + 1,所以 4A = A + 6。這意味著 A = 2。由此得出解為 2 × 2 × 2 × 1 × 1 = 2 + 2 + 2 + 1 + 1 = 8。
因此,共有三種解:3, 3, 1, 1, 1;5, 2, 1, 1, 1;以及 2, 2, 2, 1, 1。其中出現的最大數字是 5。
勘探
對於任意數量的數字,都可以進行非常類似的分析。數字越大,需要分析的內容就越多。
對於 2、3 和 4 這三個數字,我們得到:
- 2 × 2 = 2 + 2
- 3 × 2 × 1 = 3 + 2 + 1
- 4 × 2 × 1 × 1 = 4 + 2 + 1 + 1
除了這些具體答案之外,經過一些例子的檢驗,可以「清楚地」看出,當有 n 個數時,最大的數總是與解 nx 2 x 1 x 1 x … x 1 = n + 2 + 1 + 1 + … + 1 相關聯。