翰翰在一個正方體的六個面上,各寫上一個正整數,並使相對兩面所寫的兩個數之和都相等,如果11、17、3...

創建於:2025年2月8日

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問題

翰翰在一個正方體的六個面上,各寫上一個正整數,並使相對兩面所寫的兩個數之和都相等,如果11、17、38之對面依次寫上a、b、c,且a、b、C皆為質數,則a+b+c=?

思考

分析问题

题目要求我们解决一个正方体,并且要求相对两面上的数字和相等。给定在其中三个面上的数字为11、17、38,我们需要分别求出它们对面的数字a、b、c,且这些数字是质数。

首先,我们要设定这些对面数字和为常数S,接着通过推导找出a、b、c的值,并确保它们符合质数条件。用公式表达,S = 11 + a = 17 + b = 38 + c,求得a + b + c的和。

分析数字关系

我们知道每对相对面上的数字和为常数S,因此确定了a = S - 11,b = S - 17,c = S - 38,且它们是质数。我们还知道S大于38。我们要求S满足S - 11、S - 17和S - 38都是质数,且S必须大于38才能得到正整数解。进一步推导时,可以把S表示为p + 11,其中p为质数,这有助于计算S的可能值。

推理花了 7 秒

回答

設正方體每一對相對的兩個面的數字和皆為 SS。已知有三對面,其中一面的數字分別為 11、17、38,其對面分別為 a,b,ca, b, c。因此可得

a=S11,b=S17,c=S38.\begin{aligned} a &= S - 11,\\[1mm] b &= S - 17,\\[1mm] c &= S - 38. \end{aligned}

題目要求 a,b,ca, b, c 都是質數,且 SS 為定值且大於 38(因為 c=S38>0c = S - 38 > 0)。

a=S11=pa = S - 11 = p(其中 pp 為質數),則

S=p+11.S = p + 11.

代入其它兩式,可得

b=S17=(p+11)17=p6,c=S38=(p+11)38=p27.\begin{aligned} b &= S - 17 = (p+11)-17 = p - 6,\\[1mm] c &= S - 38 = (p+11)-38 = p - 27. \end{aligned}

要求 bbcc 也為質數,即 p6p-6p27p-27 均為質數。又因 c=p272c = p-27 \geq 2,故 p29p \geq 29

試探 p=29p = 29

  • p=29p = 29 時,
    • a=29a = 29(質數),
    • b=296=23b = 29 - 6 = 23(質數),
    • c=2927=2c = 29 - 27 = 2(質數)。

此時 S=p+11=29+11=40S = p + 11 = 29 + 11 = 40,並且對應關係為

11+29=40,17+23=40,38+2=40.11 + 29 = 40,\quad 17 + 23 = 40,\quad 38 + 2 = 40.

各對面的和皆相等,且 a,b,ca, b, c 均為質數。

因此有 a=29,b=23,c=2a = 29,\, b = 23,\, c = 2,則

a+b+c=29+23+2=54.a + b + c = 29 + 23 + 2 = 54.

最終答案:54.

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