16. 若一个正整数$x$能表示成$a^{2}-b^{2}$($a$、$b$是正整数,且$a > b$)的形式,则称这个数为“优美数”,$a$与$b$是$x$的一个平方差分解.
例如:$\because5 = 3^{2}-2^{2}$,$\therefore5$是“优美数”,$3$与$2$是$5$的平方差分解.
又如:$M = x^{2}+2xy$也是“优美数”,$\because M = x^{2}+2xy = x^{2}+2xy + y^{2}-y^{2}=(x + y)^{2}-y^{2}$(其中$x$、$y$是正整数),$\therefore M$也是“优美数”,$(x + y)$与$y$是$M$的平方差分解.
(1)判断$48$是否是“优美数”?如果是,写出$48$的所有平方差分解;如果不是,请说明理由.
(2)已知$N = x^{2}-y^{2}+6x - 10y + k$($x$、$y$是正整数,$k$是常数,且$x > y + 2$),要使$N$是“优美数”,试求出符合条件的一个$k$值,并说明理由.
例如:$\because5 = 3^{2}-2^{2}$,$\therefore5$是“优美数”,$3$与$2$是$5$的平方差分解.
又如:$M = x^{2}+2xy$也是“优美数”,$\because M = x^{2}+2xy = x^{2}+2xy + y^{2}-y^{2}=(x + y)^{2}-y^{2}$(其中$x$、$y$是正整数),$\therefore M$也是“优美数”,$(x + y)$与$y$是$M$的平方差分解.
(1)判断$48$是否是“优美数”?如果是,写出$48$的所有平方差分解;如果不是,请说明理由.
(2)已知$N = x^{2}-y^{2}+6x - 10y + k$($x$、$y$是正整数,$k$是常数,且$x > y + 2$),要使$N$是“优美数”,试求出符合条件的一个$k$值,并说明理由.
答案
16. (1)48 是“优美数”. $\because 13^2 - 11^2 = (13 + 11)(13 - 11) = 24×2 = 48$,$8^2 - 4^2 = (8 + 4)(8 - 4) = 12×4 = 48$,$7^2 - 1^2 = (7 + 1)(7 - 1) = 8×6 = 48$,$\therefore 48$是“优美数”,13 与 11,8 与 4,7 与 1 都是 48 的平方差分解. (2)$\because N = (x^2 + 6x + 9) - (y^2 + 10y + 25) + k + 16 = (x + 3)^2 - (y + 5)^2 + k + 16$,$\therefore$当$k + 16 = 0$时,$N = (x + 3)^2 - (y + 5)^2$为“优美数”,此时$k = -16$,故当$k = -16$时,$N$为“优美数”.
解析
(1)48是“优美数”.
$\because 13^{2}-11^{2}=(13+11)(13-11)=24×2=48$,
$8^{2}-4^{2}=(8+4)(8-4)=12×4=48$,
$7^{2}-1^{2}=(7+1)(7-1)=8×6=48$,
$\therefore$48的平方差分解为13与11,8与4,7与1.
(2)$N=(x^{2}+6x+9)-(y^{2}+10y+25)+k+16=(x+3)^{2}-(y+5)^{2}+k+16$,
当$k+16=0$,即$k=-16$时,$N=(x+3)^{2}-(y+5)^{2}$,
$\because x>y+2$,$x$、$y$是正整数,$\therefore x+3>y+5$,
$\therefore N$是“优美数”,符合条件的$k=-16$.
$\because 13^{2}-11^{2}=(13+11)(13-11)=24×2=48$,
$8^{2}-4^{2}=(8+4)(8-4)=12×4=48$,
$7^{2}-1^{2}=(7+1)(7-1)=8×6=48$,
$\therefore$48的平方差分解为13与11,8与4,7与1.
(2)$N=(x^{2}+6x+9)-(y^{2}+10y+25)+k+16=(x+3)^{2}-(y+5)^{2}+k+16$,
当$k+16=0$,即$k=-16$时,$N=(x+3)^{2}-(y+5)^{2}$,
$\because x>y+2$,$x$、$y$是正整数,$\therefore x+3>y+5$,
$\therefore N$是“优美数”,符合条件的$k=-16$.
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