每日一题[1050]和积相等

如果存在 n 个整数 a1,a2,,an,它们的和与乘积相等(n=1 时它们的和与积就是自身),即a1+a2++an=a1a2an,则称 n 具有性质 P
(1)求证:所有正整数都具有性质 P
(2)若存在 n 个整数 a1,a2,,an,它们的和与乘积相等(n=1 时它们的和与积就是自身)且恰好等于 n,即a1+a2++an=a1a2an=n,则称 n 具有性质 Q,求所有具有性质 Q 的正整数构成的集合.


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分析与解 (1)如果 n 具有性质 P,则 n+4 也具有性质 P,这是由于a1+a2++an+1+(1)+1+(1)=a1a2an1(1)1(1).而 n=1,2,3,4 都具有性质 P(1),(2,2),(1,2,3),(1,1,2,4)),于是所有正整数都具有性质 P
(2)设 kN,则
情形一  n=4k+1 时,可以分成 2k 个 12k 个 11 个 4k+1
情形二 n=8k 时,可以分成 2k 个 16k2 个 11 个 21 个 4k
情形三  n=8k+12 时,可以分成 2k+1 个 16k+9 个 11 个 21 个 4k+6
情形四  n=4 时,|ai|{1,2,4},其中 i=1,2,3,4,且只有可能取 1 个 4 或 2 个 2,容易验证都不可行.
情形五 n=4k+2 时,由于a1a2an2(mod4),于是 a1,a2,,an 为 1 个偶数和 4k+1 个奇数,它们的和为奇数,矛盾.
情形六  n=4k+3 时,a1,a2,,an 为 4k+3 个奇数,设其中模 4 余 1 的有 m 个,模 4 余 3 的有 4k+3m 个,因此a1+a2++anm(4k+3m)2m+13(mod4),于是 m 为奇数,进而a1a2an1m(1)4k+3m1(mod4),矛盾.
综上所述,所有具有性质 Q 的正整数构成的集合为{xx0,1,4,5(mod8),x4,xN}.
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