费曼写给母亲的信中,附了一道趣味数学题……

一个无聊的中午,我翻开了《费曼手札:不休止的鼓声》。这本书编录了理论物理学家费曼的家书信件。费曼在写给他老妈的信中,附了一道有趣的数学题,叫他老妈在和老爸唠嗑的时候,捎给他做一下。
题目 一个长除式子
题目是这样的

这个对齐我真的尽力了…… 或者可以参考一下图片
其中A都是相同的数字,·是不同于A的其他数字,试着还原出这个长除式子

解题思路
1. 先标个号
由于除数经常出现,不妨我们先给除数每个点一个名字: α, Α, β
同样也给商的每个点一个名字:a, b, A, c。于是这个式子可以重新写成

然后……
做不下去了?emmm不妨先从有更多信息的部分下手吧。比如说第3、4、5行,这里有好多A呢……
2. 一个数与不同数字相乘,乘积个位数相同
仔细观察的话会发现,第1次乘积和第2次乘积,末尾都是A。
诶,其实这是一个挺好的提示。
首先可以知道 a > b,因为a与除数的积是4位数,b与除数的积是3位数。而 β
分别与a,b相乘,得到的积个位数相同都是A。
那么什么样的 β 和a,b能够满足这样的性质呢?我们不妨来观察一下九九乘法表:

为了方便,我把它放到一个表格里去:

观察某一列,也就是某一个数分别与1~9相乘。会发现,奇数列(除了5),乘积的个位数每个都是不同的。而对于上面那个式子,5显然不对,不然就会有好多A冒出来了……
而偶数列,每相隔5,就会重复一次。
比如
1∗4=4和6*4=24;
2*4=8和7*4=8。
于是观察九九乘法表得到的小规律带来两个信息:

3.枚举,一个个试过去吧
这里好像没啥技巧了,就一个个试过去吧。我的一个同学挺倒霉的,总共3*4 = 12种情况,他愣是把全部枚举完,最后一个才对……
当你算到7*84=588的时候,想必会非常激动和兴奋!
所以枚举完后得到

4. 填补收工
把上面的结果代进来,原来的式子就变成了这个模样:

看上去胜利在望了呢
然后用一下刚才没有用到的第7行信息,也就是

就能得到
再代回式子里,计算填补一下,就得到了:

啧,这个c好像从刚才到现在都没什么存在感啊。现在与胜利一步之遥,就差这个c了……不会又要枚举吧?
又细心观察,会发现 c 与484的乘积是个四位数,可以排除1,2;
又又细心观察的话,3872的7上面那个点·肯定是0,可以以此为验证,不用全算出来。所以还是稍微枚举了一下……如果你运气好,直接从9开始猜,一下就猜中了。
最后把 c=9 代进去,整个式子就被复原完毕啦啦啦啦~

是不是蛮有成就感的!
小小反思
这个题目的破题点,就在于那个 β 与a,b相乘,个位数相同。
其实如果再细品这个地方,乘积的个位数相同……
这就相当于二者之差刚好是10的倍数。而 10 = 2*5
因此 β 含2的因子,a-b =5;
或者是 β 含5的因子,a-b=2。
这似乎可以省下看九九乘法表的时间呢。
如果是其他进制的话,比如八进制 8=2*4 ,类似的,就有 β 含2的因子,a-b =4;
或者是 β 含4的因子, a-b=2
这里就有个比较尴尬的,如果是7进制,这是个质数,那么它单个数字再怎么乘,个位也不会重复。
附录
原文英文:
While you're tittling paf, give him this problem in LONG DIVISION. EACH OF THE DOTS REPRESENTS SOME DIGIT(ANY DIGIT). EACH OF THE A's REPRESENTS THE SAME DIGIT(for example a 3). NONE OF THE DOTS ARE THE SAME AS THE A(is, no dot can be a 3 if A is 3)
个人翻译: 当你在和老爹唠嗑的时候,把这个长除法式子给他做做。每个点·代表些数(任何数字),每个A代表相同的数字(比如3),点·都是与A不同的数字(意味着如果A是3,点·就不是3)