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src/posts/algorithms_data_structures/algorithms/math_problem.md
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Original file line number | Diff line number | Diff line change |
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@@ -0,0 +1,140 @@ | ||
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title: 两个不含 0 的整数,乘积是 10,000,000! | ||
icon: lightbulb | ||
author: Wang Shiyu | ||
date: 2024-10-16 | ||
category: | ||
- 算法 | ||
tag: | ||
- 算法 | ||
- 数学题 | ||
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> 两个不含 0 的整数,乘积竟是 10,000,000! | ||
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> | ||
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在数学的世界里,总是充满了惊喜和挑战。今天,我们要探索的是一个看似简单,实则蕴含着深刻数学原理的问题:两个不含数字0的整数,它们的乘积竟然等于 10,000,000 。这听起来似乎不太可能,但数学的魅力就在于它总能以意想不到的方式展现其美丽。 | ||
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## 问题的由来 | ||
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这个问题源自于一个数学谜题,它要求我们找到两个特殊的整数。这两个整数不仅需要满足乘积为 10,000,000 的条件,而且它们的每一位数字都不能是0。这无疑增加了问题的难度,因为我们需要在有限的数字中寻找可能的组合。 | ||
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## 数学的力量 | ||
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数学的力量在于它能够将看似不可能的事情变为可能。在这个问题中,我们首先需要将 10,000,000 分解为其质因数。10,000,000 是一个完全由 2 和 5 的幂次方构成的数,即: | ||
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> 10,000,000 = 10^7 = (2 * 5)^7 = 2^7 * 5^7 | ||
**质因数分解法** | ||
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## 验证结果 | ||
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在找到可能的解决方案后,我们需要验证它们是否正确。通过简单的乘法运算,我们可以确认 128 乘以 78125 确实等于 10,000,000。这验证了我们的解决方案是正确的。 | ||
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- 第一个整数:包含所有的 2 的因子,也就是 (2^7) | ||
- 第二个整数:包含所有的 5 的因子,也就是 (5^7) | ||
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这样,我们得到两个整数: | ||
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> 2^7 = 128 | ||
> | ||
> 5^7 = 78125 | ||
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```py | ||
def is_valid_number(number): | ||
""" | ||
检查一个整数是否包含数字0。 | ||
:param number: 要检查的整数。 | ||
:return: 如果整数不包含0,则返回True,否则返回False。 | ||
""" | ||
return '0' not in str(number) | ||
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def prime_factors(n): | ||
""" | ||
对一个整数进行质因数分解。 | ||
:param n: 要分解的整数。 | ||
:return: 一个字典,键是质因数,值是对应的指数。 | ||
""" | ||
factors = {} | ||
# 2的因子 | ||
while n % 2 == 0: | ||
factors[2] = factors.get(2, 0) + 1 | ||
n //= 2 | ||
# 奇数因子 | ||
for i in range(3, int(n**0.5) + 1, 2): | ||
while n % i == 0: | ||
factors[i] = factors.get(i, 0) + 1 | ||
n //= i | ||
# 如果n是一个质数 | ||
if n > 2: | ||
factors[n] = factors.get(n, 0) + 1 | ||
return factors | ||
|
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def find_multipliers(target_product): | ||
""" | ||
使用质因数分解法找到两个不包含数字0的整数,它们的乘积等于目标乘积。 | ||
:param target_product: 目标乘积。 | ||
:return: 两个整数的元组,如果找不到则返回None。 | ||
""" | ||
factors = prime_factors(target_product) | ||
num1, num2 = 1, 1 | ||
for factor, power in factors.items(): | ||
# 尝试分配质因数以避免产生数字0 | ||
if factor == 2 and power >= 4: # 2的四次方是16,会产生数字0 | ||
# 将2的因子分配给两个数,避免产生0 | ||
num1 *= factor ** (power // 2) | ||
num2 *= factor ** (power // 2) | ||
if power % 2 == 1: | ||
num1 *= factor | ||
elif factor == 5 and power >= 3: # 5的三次方是125,会产生数字0 | ||
# 将5的因子分配给两个数,避免产生0 | ||
num1 *= factor ** (power // 2) | ||
num2 *= factor ** (power // 2) | ||
if power % 2 == 1: | ||
num1 *= factor | ||
else: | ||
# 直接分配给其中一个数 | ||
num1 *= factor ** power | ||
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# 检查结果是否有效 | ||
if is_valid_number(num1) and is_valid_number(num2): | ||
return num1, num2 | ||
return None | ||
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def main(): | ||
""" | ||
主函数,设置目标乘积并调用函数寻找乘数,然后输出结果。 | ||
""" | ||
target_product = 10000000 # 目标乘积 | ||
multipliers = find_multipliers(target_product) # 寻找乘数 | ||
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if multipliers: | ||
print(f"找到了两个整数:{multipliers[0]} 和 {multipliers[1]},它们的乘积是 {target_product}。") | ||
else: | ||
print(f"没有找到两个不包含数字0的整数,它们的乘积是 {target_product}。") | ||
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if __name__ == "__main__": | ||
main() | ||
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``` | ||
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## 数学之美 | ||
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这个问题不仅展示了数学的逻辑性和精确性,还展示了它的创造性和美感。在数学的世界里,每一个问题都像是一块拼图,等待着我们去发现和拼凑。通过解决这个问题,我们不仅锻炼了我们的逻辑思维能力,还体验到了数学的无穷魅力。 | ||
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## 最后 | ||
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数学是一门充满挑战和乐趣的学科。它不仅仅是关于数字和公式,更是关于探索和发现。通过解决这个问题,我们不仅找到了两个特殊的整数,还体验到了数学的美妙和力量。让我们继续在数学的世界里探索,发现更多的奇迹和奥秘。 | ||
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数学作为一门极具魅力的学科,希望你喜欢这篇有趣的数学小文章。 | ||
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