典例 对于一个四位数$M$,若它的千位数字比个位数字多6,百位数字比十位数字多2,则称$M$为“天真数”.如:四位数7 311,因为$7-1=6$,$3-1=2$,所以7 311是“天真数”;四位数8 421,因为$8-1≠6$,所以8 421不是“天真数”.最小的“天真数”为
;一个“天真数”$M$的千位数字为$a$,百位数字为$b$,十位数字为$c$,个位数字为$d$,记$P(M)=3(a+b)+c+d$,$Q(M)=a-5$.若$\frac{P(M)}{Q(M)}$能被8整除,则满足条件的$M$的最大值为
.
母题分析▶设$M$的千位数字为$x$,百位数字为$y$,十位数字为$z$,个位数字为$n$.由题意,得$x-n=6$,$y-z=2$,且$x$为6~9的整数,$y$为2~9的整数,$z$为0~7的整数,$n$为0~3的整数,所以当$x=6$,$y=2$,$z=0$,$n=0$时,最小的“天真数”为6 200.因为$P(M)=3(a+b)+c+d=3(a+b)+(b-2)+(a-6)=4a+4b-8=4(a+b-2)$,$Q(M)=a-5$,所以$\frac{P(M)}{Q(M)}=\frac{4(a+b-2)}{a-5}$.因为$\frac{P(M)}{Q(M)}$能被8整除,所以$\frac{4(a+b-2)}{a-5}$为整数且是8的倍数.又$a$为6~9的整数,所以要求$M$的最大值,即$a=9$.又当$a=9$时,$\frac{P(M)}{Q(M)}=\frac{4(9+b-2)}{9-5}=b+7$,所以$b+7$能被8整除.因为$b$为2~9的整数,所以$b$最大为9,所以$c=9-2=7$,$d=9-6=3$,所以满足条件的$M$的最大值为9 973.
【答案】6 200 9 973
答案:$\boldsymbol{6200}$;$\boldsymbol{9973}$
解析:
【分析】
要解决这道题,首先明确“天真数”的核心条件:千位数字-个位数字=6,百位数字-十位数字=2。①求最小“天真数”时,四位数的大小由高位到低位的数字决定,高位数字越小,数越小,因此优先确定最小的千位数字,再依次确定个位、百位、十位的最小符合值即可。②求满足整除条件的最大“天真数”时,优先让高位数字尽可能大,先确定最大的千位取值,再将P(M)用a、b代换化简,结合$\frac{P(M)}{Q(M)}$能被8整除的条件,找到最大的百位数字,最后推出十位、个位数字即可。
【解析】
第一步:求最小的“天真数”
设“天真数”的千位、百位、十位、个位数字分别为a、b、c、d,根据定义有:
$a-d=6$,$b-c=2$,其中$1≤a≤9$,$0≤b,c,d≤9$,且均为整数。
要使四位数最小,高位数字尽可能小:
千位a最小:由$a=d+6$,d最小取0,因此$a_{最小}=0+6=6$,此时$d=0$;
百位b最小:由$b=c+2$,c最小取0,因此$b_{最小}=0+2=2$,此时$c=0$;
因此最小的“天真数”为$6×1000 + 2×100 + 0×10 + 0 = 6200$。
第二步:求满足条件的最大“天真数”
根据定义得:$d=a-6$,$c=b-2$,代入$P(M)$:
$P(M)=3(a+b)+c+d=3a+3b + (b-2) + (a-6) = 4a+4b-8 = 4(a+b-2)$
已知$Q(M)=a-5$,因此$\frac{P(M)}{Q(M)}=\frac{4(a+b-2)}{a-5}$。
要使M最大,优先取最大的千位数字a:
由$d=a-6≥0$得$a≥6$,a最大取9,代入得:
$\frac{P(M)}{Q(M)}=\frac{4(9+b-2)}{9-5}=b+7$
要求该式能被8整除,且b最大:
由$c=b-2≥0$得$b≥2$,$b≤9$,最大的b满足$b+7$是8的倍数:当$b=9$时,$9+7=16$,16是8的倍数,符合要求。
此时$c=9-2=7$,$d=9-6=3$,因此M为$9×1000 +9×100 +7×10 +3=9973$。
【答案】
$\boldsymbol{6200}$;$\boldsymbol{9973}$
【知识点】
新定义问题,代数式化简,整数整除性质
【点评】
本题结合新定义考查数位意义、代数式化简及整数整除的应用,解题关键是先抓住“天真数”的数量关系,求最值时遵循“高位优先”的原则,再结合整除条件筛选符合要求的数字即可,能有效锻炼逻辑推导能力。
【难度系数】
0.6
定义:若一个三位数的十位数字减去个位数字的差恰好等于百位数字,则这个三位数叫作“极差数”.如:三位数231,因为3−1=2,所以它是“极差数”.
【理解定义】
(1)三位数265
不是
(填“是”或“不是”)“极差数”;
【建模推理】
(2)设一个“极差数”的百位、十位、个位数字分别为a,b,c,则a与b,c之间的关系式为
a=b−c
;
(3)任意一个“极差数”都能被11整除吗?为什么?
答案:(1) 不是
(2) $a=b-c$
(3) 能.理由如下:设一个“极差数”为$\overline{abc}$($a,b$ 为正整数,$c$ 为自然数),则$b-c=a$,即$b=a+c$,所以$\overline{abc}=100a+10b+c=100a+10(a+c)+c=100a+10a+10c+c=110a+11c=11(10a+c)$. 又$10a+c$为正整数,所以$11(10a+c)$能被11整除,所以任意一个“极差数”都能被11整除。
解析:
【分析】
本题围绕新定义“极差数”展开,解题思路如下:
(1)直接对照“极差数”的定义,计算对应三位数的十位数字减个位数字的差,和百位数字比较即可判断;
(2)直接根据定义“十位数字减去个位数字的差恰好等于百位数字”,把对应字母代入即可得到关系式;
(3)要判断一个数能不能被11整除,只需把这个数用代数式表示出来,再结合“极差数”的定义对代数式进行化简,看化简结果是否含有因数11即可:首先三位数$\overline{abc}$可以表示为$100a+10b+c$,再把$a=b-c$变形为$b=a+c$代入代数式,合并同类项后提取公因式11,若剩下的因式是整数,就说明该数能被11整除。
【解析】
(1)对于三位数265,十位数字是6,个位数字是5,百位数字是2,计算得$6-5=1≠2$,不符合“极差数”的定义,因此265不是“极差数”;
(2)根据“极差数”的定义:十位数字减去个位数字的差等于百位数字,已知百位为a,十位为b,个位为c,因此可得关系式$a=b-c$;
(3)任意一个“极差数”都能被11整除,理由如下:
设“极差数”为$\overline{abc}$(a、b为正整数,c为自然数),由定义得$b-c=a$,即$b=a+c$。
该三位数可表示为:
$\begin{aligned}\overline{abc}&=100a+10b+c\\&=100a+10(a+c)+c\\&=100a+10a+10c+c\\&=110a+11c\\&=11(10a+c)\end{aligned}$
因为a是正整数,c是自然数,所以$10a+c$是正整数,因此$11(10a+c)$是11的正整数倍,即任意“极差数”都能被11整除。
【答案】
(1) 不是
(2) $a=b-c$
(3) 能,理由见解析
【知识点】
新定义问题,三位数的代数式表示,整式的化简
【点评】
本题以新定义为载体,考查对新概念的理解和代数式的应用能力,解题核心是准确理解“极差数”的定义,熟练掌握三位数的代数表示方法和整式的加减运算规则。
【难度系数】
0.7