整数按照能不能被2整除,可分为两类:能被2整除的自然数叫偶数,不能被2整除的自然数叫奇数。
整数由小到大排列,奇、偶数是交替出现的。相邻两个整数大小相差1,所以肯定是一奇一偶。因为偶数能被2整除,所以偶数可以表示为2n的形式,其中n为整数;因为奇数不能被2整除,所以奇数可以表示为2n+1的形式,其中n为整数。
每一个整数不是奇数就是偶数,这个属性叫做这个数的奇偶性。
2.3.2奇偶数的性质(1)两个奇偶性相同的数的和(或差)一定是偶数;两个奇偶性不同的数的和(或差)一定是奇数。反过来,两个数的和(或差)是偶数,这两个数奇偶性相同;两个数的和(或差)是奇数,这两个数肯定是一奇一偶。
(2)奇数个奇数的和(或差)是奇数;偶数个奇数的和(或差)是偶数。任意多个偶数的和(或差)是偶数。
(3)两个奇数的乘积是奇数,一个奇数与一个偶数的乘积一定是偶数。
(4)若干个数相乘,如果其中有一个因数是偶数,那么积必是偶数;如果所有因数都是奇数,那么积就是奇数。反过来,如果若干个数的积是偶数,那么因数中至少有一个是偶数;如果若干个数的积是奇数,那么所有的因数都是奇数。
(5)在能整除的情况下,偶数除以奇数得偶数;偶数除以偶数可能得偶数,也可能得奇数。奇数肯定不能被偶数整除。
(6)偶数的平方能被4整除;奇数的平方除以4的余数是1。因为(2n)2=4n2=4×n2,所以(2n)2能被4整除;因为(2n+1)2=4n2+4n+1=4×(n2+n)+1,所以(2n+1)2除以4余1。
(7)相邻两个自然数的乘积必是偶数,其和必是奇数。
(8)如果一个整数有奇数个约数(包括1和这个数本身),那么这个数一定是平方数;如果一个整数有偶数个约数,那么这个数一定不是平方数。
2.3.3典型例题例1 用l、2、3、4、5这五个数两两相乘,可得到10个不同的乘积。问乘积中是偶数多还是奇数多?
讲析:如果两个整数的积是奇数,那么这两个整数都必须是奇数。在这五个数中,只有三个奇数,两两相乘可以得到3个不同的奇数积。而偶数积共有7个。所以,乘积中是偶数的多。
例2 有两组数,甲组:1、3、5、7、9……、23;乙组:2、4、6、8、10、……24,从甲组任意选一个数与乙组任意选出一个数相加,能得到 个不同的和。
讲析:甲组有12个奇数,乙组有12个偶数。甲组中任意一个数与乙组中任意一个数相加的和,必为奇数,其中最大是47,最小是3。从3到47不同的奇数共有23个。所以,能得到23个不同的和。
例3 某班同学参加学校的数学竞赛。试题共50道。评分标准是:答对一道给3分,不答给1分,答错倒扣1分。请你说明:该班同学得分总和一定是偶数。
讲析:如果50道题都答对,共可得150分,是一个偶数。每答错一道题,就要相差4分,不管答错多少道题,4的倍数总是偶数。150减偶数,差仍然是一个偶数。同理,每不答一道题,就相差2分,不管有多少道题不答,2的倍数总是偶数,偶数加偶数之和为偶数。所以,全班每个同学的分数都是偶数。则全班同学的得分之和也一定是个偶数。
例4 五只杯子杯口全都朝上。规定每次翻转4只杯子,经过若干次后,能否使杯口全部朝下?
讲析:一只杯口朝上的杯子,要想使杯口朝下,必须翻转奇数次。要想5只杯口全都朝上的杯子,杯口全都朝下,则翻动的总次数也一定是奇数次才能办得到。现在每次只翻转4只杯子,无论翻多少回,总次数一定是偶数。所以,不能使杯口全部朝下。
例5 某班共有25个同学。坐成5行5列的方阵。我们想让每个同学都坐到与他相邻的座位上去。(指前、后、左、右),能否做得到?
讲析:如图5.44,为了方便,我们将每一格用A或B表示,也就是与A相邻的用B表示,与B相邻的用A表示。要想使每位同学都坐到相邻座位上去,也就是说坐A座位的同学都要坐到B座位上去,而坐B座位上的同学都要坐到A座位上去。
但是,A座位共13个,而B座位共12个,所以,不管怎样坐,要想坐A座位的同学都坐到B座位上去,是办不到的。
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例6 任意给出一个五位数,将组成这个五位数的5个数码的顺序任意改变,得到一个新的五位数。那么,这两个五位数的和能不能等于99999?
分析与解:假设这两个五位数的和等于99999,则有下式:
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其中组成两个加数的5个数码完全相同。因为两个个位数相加,和不会大于 9+9=18,竖式中和的个位数是9,所以个位相加没有向上进位,即两个个位数之和等于9。同理,十位、百位、千位、万位数字的和也都等于9。所以组成两个加数的10个数码之和等于 9+9+9+9+9=45,是奇数。
另一方面,因为组成两个加数的5个数码完全相同,所以组成两个加数的10个数码之和,等于组成第一个加数的5个数码之和的2倍,是偶数。
奇数≠偶数,矛盾的产生在于假设这两个五位数的和等于99999,所以假设不成立,即这两个数的和不能等于99999。
例7一本论文集编入15篇文章,这些文章排版后的页数分别是1,2,3,…,15页。如果将这些文章按某种次序装订成册,并统一编上页码,那么每篇文章的第一面是奇数页码的最多有几篇?
分析与解:可以先研究排版一本书,各篇文章页数是奇数或偶数时的规律。一篇有奇数页的文章,它的第一面和最后一面所在的页码的奇偶性是相同的,即排版奇数页的文章,第一面是奇数页码,最后一面也是奇数页码,而接下去的另一篇文章的第一面是排在偶数页码上。一篇有偶数页的文章,它的第一面和最后一面所在的页码的奇偶性是相异的,即排版偶数页的文章,第一面是奇(偶)数页码,最后一面应是偶(奇)数页码,而紧接的另一篇文章的第一面又是排在奇(偶)数页码上。
以上说明本题的解答主要是根据奇偶特点来处理。
题目要求第一面排在奇数页码的文章尽量多。首先考虑有偶数页的文章,只要这样的第一篇文章的第一面排在奇数页码上(如第1页),那么接着每一篇有偶数页的文章都会是第一面排在奇数页码上,共有7篇这样的文章。然后考虑有奇数页的文章,第一篇的第一面排在奇数页码上,第二篇的第一面就会排在偶数页码上,第三篇的第一面排在奇数页码上,如此等等。在8篇奇数页的文章中,有4篇的第一面排在奇数页码上。因此最多有7+4=11(篇)文章的第一面排在奇数页码上。
例8 有大、小两个盒子,其中大盒内装1001枚白棋子和1000枚同样大小的黑棋子,小盒内装有足够多的黑棋子。阿花每次从大盒内随意摸出两枚棋子,若摸出的两枚棋子同色,则从小盒内取一枚黑棋子放入大盒内;若摸出的两枚棋子异色,则把其中白棋子放回大盒内。问:从大盒内摸了1999次棋子后,大盒内还剩几枚棋子?它们都是什么颜色?
分析与解:大盒内装有黑、白棋子共1001+1000=2001(枚)。
因为每次都是摸出2枚棋子放回1枚棋子,所以每摸一次少1枚棋子,摸了1999次后,还剩2001-1999=2(枚)棋子。
从大盒内每次摸2枚棋子有以下两种情况:
(1)所摸到的两枚棋子是同颜色的。此时从小盒内取一枚黑棋子放入大盒内。当所摸两枚棋子同是黑色,这时大盒内少了一枚黑棋子;当所摸两枚棋子同是白色,这时大盒内多了一枚黑棋子。
(2)所摸到的两枚棋子是不同颜色的,即一黑一白。这时要把拿出的白棋子放回到大盒,大盒内少了一枚黑棋子。
综合(1)(2),每摸一次,大盒内的黑棋子总数不是少一枚就是多一枚,即改变了黑棋子数的奇偶性。原来大盒内有1000枚即偶数枚黑棋子,摸了1999次,即改变了1999次奇偶性后,还剩奇数枚黑棋子。因为大盒内只剩下2枚棋子,所以最后剩下的两枚棋子是一黑一白。
例9在7×7的正方形的方格表中,以左上角与右下角所连对角线为轴对称地放置棋子,要求每个方格中放置不多于1枚棋子,且每行正好放3枚棋子,则在这条对角线上的格子里至少放有一枚棋子,这是为什么?
分析与解:题目说在指定的这条对角线上的格子里必定至少放有一枚棋子,假设这个说法不对,即对角线上没放棋子。如下图所示,因为题目要求摆放的棋子以MN为对称轴,所以对于MN左下方的任意一格A,总有MN右上方的一格A',A与A'关于MN对称,所以A与A'要么都放有棋子,要么都没放棋子。由此推知方格表中放置棋子的总枚数应是偶数。而题设每行放3枚棋子,7行共放棋子 3×7=21(枚),21是奇数,与上面的推论矛盾。所以假设不成立,即在指定的对角线上的格子中必定至少有一枚棋子。
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(例9) (例10)
例10对于左表,每次使其中的任意两个数减去或加上同一个数,能否经过若干次后(各次减去或加上的数可以不同),变为右表?为什么?
分析与解:因为每次有两个数同时被加上或减去同一个数,所以表中九个数码的总和经过变化后,等于原来的总和加上或减去那个数的2倍,因此总和的奇偶性没有改变。原来九个数的总和为1+2+…+9=45,是奇数,经过若干次变化后,总和仍应是奇数,与右上表九个数的总和是4矛盾。所以不可能变成右上表。
例11左图是一套房子的平面图,图中的方格代表房间,每个房间都有通向任何一个邻室的门。有人想从某个房间开始,依次不重复地走遍每一个房间,他的想法能实现吗?
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分析与解:如右图所示,将相邻的房间黑、白相间染色。无论从哪个房间开始走,因为总是黑白相间地走过各房间,所以走过的黑、白房间数最多相差1。而右上图有7黑5白,所以不可能不重复地走遍每一个房间。
例12左图是由14个大小相同的方格组成的图形。试问能不能剪裁成7个由相邻两方格组成的长方形?
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分析与解:将这14个小方格黑白相间染色(见右图),有8个黑格,6个白格。相邻两个方格必然是一黑一白,如果能剪裁成7个小长方形,那么14个格应当是黑、白各7个,与实际情况不符,所以不能剪裁成7个由相邻两个方格组成的长方形。
例13在右图的每个○中填入一个自然数(可以相同),使得任意两个相邻的○中的数字之差(大数减小数)恰好等于它们之间所标的数字。能否办到?为什么?
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分析与解:假定图中5与1之间的○中的数是奇数,按顺时针加上或减去标出的数字,依次得到各个○中的数的奇偶性如下:
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因为上图两端是同一个○中的数,不可能既是奇数又是偶数,所以5与1之间的○中的数不是奇数。
同理,假定5与1之间的○中的数是偶数,也将推出矛盾。
所以,题目的要求办不到。
例14下页上图是半张中国象棋盘,棋盘上已放有一只马。众所周知,马是走“日”字的。请问:这只马能否不重复地走遍这半张棋盘上的每一个点,然后回到出发点?
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分析与解:马走“日”字,在中国象棋盘上走有什么规律呢?
为方便研究规律,如下图所示,先在棋盘各交点处相间标上○和●,图中共有22个○和23个●。因为马走“日”字,每步只能从○跳到●,或由●跳到○,所以马从某点跳到同色的点(指○或●),要跳偶数步;跳到不同色的点,要跳奇数步。现在马在○点,要跳回这一点,应跳偶数步,可是棋盘上共有23+22=45(个)点,不可能做到不重复地走遍所有的点后回到出发点。
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讨论:如果马的出发点不是在○点上而是在●点上,那么这只马能不能不重复地走遍这半张棋盘上的每个点,最后回到出发点上呢?按照上面的分析,显然也是不可能的。但是如果放弃“回到出发点”的要求,那么情况就不一样了。从某点出发,跳遍半张棋盘上除起点以外的其它44点,要跳44步,44是偶数,所以起点和终点应是同色的点(指○或●)。因为44步跳过的点○与点●各22个,所以起点必是●,终点也是●。也就说是,当不要求回到出发点时,只要从●出发,就可以不重复地走遍半张棋盘上的所有点。
例15学校要安排66名新生住宿,小房间可以住4人,大房间可以住7人,需要多少间大、小房间,才能正好将66名新生安排下?
分析与解:设需要大房间x间,小房间y间,则有7x+4y=66。
这个方程有两个未知数,我们没有学过它的解法,但由4y和66都是偶数,推知7x也是偶数,从而x是偶数。
当x=2时,由7×2+4y=66解得y=13,所以x=2,y=13是一个解。
因为当x增大4,y减小7时,7x增大28,4y减小28,所以对于方程的一个解x=2,y=13,当x增大4,y减小7时,仍然是方程的解,即x=2+4=6,y=13-7=6也是一个解。
所以本题安排2个大房间、13个小房间或6个大房间、6个小房间都可以。
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