完全平方数(初中数学竞赛教案)

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2021年01月03日 11:12
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2021年1月3日发(作者:冷谦)


.
课 题:完 全 平 方 数
一、本课知识点和能力目标
1.知识点:
个位数的计算或判断,需要掌握由一般到 特殊的归纳思
想、方法,通过知识的传授培养学生的数学能力。
完全平方数是一种特殊的整数 ,有其独特的性质,通过
学习,学生要学会判断一个数是否完全平方数,并能利用完全
平方数的 性质解决一些数学问题。
2.能力目标:
本讲采用举例的办法,介绍以帮助同学们轻松地进 行计算,
从而提高运算能力,发展思维的敏捷性与灵活性。

二、数学思想:一般到特殊,分类讨论思想。

三、本次授课节次及内容安排
第1课时:个位数的判定。
第2课时:完全平方数
第3课时:典型例题剖析
第4课时:课堂反馈.

四.课外延伸、思维拓展


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.



第一课时

[知识要点
]
个位数知识:
1.整数之和(差)的个位数等于其个位数之和(差)。
2.整数之积的个位数等于其各个因数的各位数之积。
3.正整数的幂的个位数有一定的规律。
(a)n次幂后,0,1,5,6的个位数保持不变。
(b)个位数为4,9的数,n次幂后的个位数以2为周期变化。
(c) 个位数为2,3,7,8的数,n次幂后的个位数以4为周期
变化。
【经典例题】
例1.求1997
1999
的个位数。

答案:3。
< br>例2.试证:()153
53
33
33
是10的倍数;(2)31998
4
1998
是5的倍数。

答案:(1)0;(2)3。

例3.数3
10001
g7
10002
g13
10003
的个位数字是什么?

答案:9

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.
例4.a1997
答案:1

尝试练习:
1996
1999
,求a的个位数字。

1.求3
33的個位數字.(香港青少年數學精英選拔賽2000~2001)
2.78
87
 87
78
的個位數字是_______?(第一屆華羅庚杯香港小學精英賽)
3..2
1998
3
1999
7
2000
的個位數字是____ ___?(1999年香港數學奧林匹克)
4.2001
2001
2002
2002
2003
2003

的個位數字是_______?(2001年 香港數學奧林匹克)
5.6
32
(73
13
17
8)的個位數字是_______?
6.3
2111
10的餘數是多少?
答案:(1)3; (2)1; (3)8; (4)2; (5)2; (6)7

第二课时
[知识要点
]
如果n是一个整数,则n
2
就叫完全平方数。
性质:
(1) 平方数的个位数只能是0,1,4,5,6,9.
(2) 平方数被3除的余数只能是0和1。
(3) 奇数的平方数为4m+1,偶数的平方数是4m.
(4) 平方数的个位数是奇数1,5,9时,十位数字一定是偶数。
(5) 平方数之积是平方数。
(6) 平方数的正约数个数为奇数。

根据平方数的定义和性质,有如下非平方数的判定方法:
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.
(1) 两相邻平方数再没有平方数。
(2) 个位数是2,3,7,8的正整数不是平方数。
(3) 正约数个数是偶数个的正整数不是完全平方数。
(4) 个位数字与十位数字都是奇数的数不是平方数。
(5) 若存在质数p|a,而 p
2

a,则a不是平方数。
【经典例题】
例1. 试证:形如3n+2的数不是完全平方数。
证明:整数被3除,余数分别为0,1,2。
易得:被3整除的数的平方数仍被3整除,
被3除余1的数的平方(3k+1)
2< br>=9k
2
+6k+1余数仍为1.
被3除余2的数的平方(3k+2)
2
=9k
2
+12k+4余数仍为1
故任何形如3n+2的数都不是完全平方数。
例2. 求证:奇数的平方数被8除余1,偶数的平方数一定是4的倍
数。
证明:奇数(2n+1)< br>2
=4n
2
+4n+1=4n(n+1)+1,
n、n+1为连续整数,必有一个偶数.
偶数(2n)
2
=4n
2
,为4的倍数。
故得证。
例3. 使得(
n
2
19n91
)为完全平方数的自然数n的个数是多少? 分析:若n
2
-19n+91处于两个连续的整数平方数中,就不可能是完全
平方 数。
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.
解 :n
2
19n91(n9)
2
(10n),
当n10 时,(n
2
19n91)不会为完全平方数。
当n10时,(n
219n91)才能为为完全平方数。
2

经计算:当n9或10时,(n 19n91)为完全平方数。
(n
2
19n91)为完全平方数的值有2个。< br>例4. 一个自然数减去45后是一个平方数,这个自然数加上44,仍
是平方数,试求这个平方数。
解:设这个自然数为x,得
2

x-45=m

22
其中m ,n为自然数。则nm89.

2


x44n
( nm)(nm)89.
Q89是质数,

nm89

< br>得n=45,m=44.

nm1
代入得: x=1981.
尝试练习:
1.判断11、111、1111、…、
111...1 1
,…这串数中是否有完全平方数。
(n1)个1

答:没有完全平方数。(由性质4可得)

2.已知A
4ab3a2是a2的算术平方根,B=
3a+2b-9
2-b是2b
的立方根,求 AB的n次方根。

4ab32

a2

解:由题意得:


3a2b93b3.

所以A=2,B=-1。
当为奇数时,A+B的n次方根为1。
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.
当为偶数时,A+B的n次方根为±1。
3.999L9999L91999L9的末尾有幾個零?

2004個2004 個2004個
方法一:由特殊到一般研究规律得:末尾有4008个0。
2
方法二:原 式(10
24
1)(210
24
1)1
2
(1 0
24
11)10
48
.

4.已知1176a是一个完全平方数,求a的最小值。
解:a的最小值为6.
5 .
一个四位正数,加上400后就成为一个自然数的完全平方数,这样的四位数的
个数有几个?
解:设这个正数为x,
则1000x9999,1400x10399.
而3 8
2
1444140037
2
1369,
1011020 11039910210404.
故共有64个四位数。
第三课时
【典型例题剖析】
例1. 已知四位数
abcd
是11的倍数,且有b+c =a,
bc
是完全平方
数,求此四位数。
__________
22

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.
解:Qabcd是11的倍数,则有ac(bd)11k(k1,0,1),
Qbc是完全平方数,c0,1,4,5,6,9.

acbd
(1)当k 0,由

d2c.

bca
c0,1,4.
当c=0时,d=0,则a=b=0(不合题意,舍去)
当c=1时,d=2,bc是完全平方数,则b =8.
当b=8时,a=9.即满足条件的四位数为9812。
当c=4时,d=8, bc是完全平方数,则b=6.
当b=6时,a=10.舍去。

acb d11
(2)当k1,由

2cd11,

bca
c6或9.
当c=6时,d=1,得b=1或3,
当b=1时,a=7;当b=3 时,a=9.
满足条件的数有7161,9361。
当c=9时,d=7,bc是完全平方数, 则b=4.此时a=13.(舍去)

acbd11
(3)当k1,< br>
2cd11,c0,舍去。

bca
即满足条件的四 位数是9812,7161,9361。
例2. 设有四个正整数2,5,13和d,
其中d 2,5,13.
求证:在这四
个数中存在两个数a、b,使得(ab-1)不是完全平方数。
___
___
___
___
_______

页脚


.
证明:显然(25 -1),(213-1),(513-1)皆为完全平方数,
若(2d-1),(5d-1),(1 3d-1)均为平方数,
设2d-1=x
2
,5d1y
2
,13 d1z
2
.
由2d-1=x
2
得x为奇数,设x2x
1
1.
2d1(2x
1
1)
2
4x
1< br>2
4x
1
1,
d2x
1
2
2x< br>1
1为奇数。
y、z均为偶数,
设y=2y
1
,z2z
1
而z
2
y
2
8d,即(z+y)(z-y)=(2z
1
+2y
1
)(2z
1
-2y
1
)=4( z
1
+y
1
)(z
1
-y
1
)=8d(z
1
+y
1
)(z
1
-y
1
)= 2d,
由(z
1
+y
1
),(z
1
-y
1
)同奇偶得d为偶数。矛盾。
(2d-1),(5d-1),(13d-1)存在非完全平方数 。

例3. 一个四位数
xyzt
是一个平方数,且适合x=y+z,x+z =10t,求
这四个数。
______
解:0xz18,且xz10t, xz10,x10z
又Qyxz(xz)2z102z0,
得:z 5.
又x10z9,得z1,
故(z,x,y)有以下可能:(1,9,8);(2 ,8,6);(3,7,4);
(4,6,2);(5,5,0).
对应的数为9811,86 21,7431,6241,5051。
由性质(4)9811,7431,5051不是完全平方数,
经验证:6241符合题意。
【尝试练习】

1. 求证:四个连续整数的积加1是一个完全平方数。
证明:连续自然数n,n+1,n+2,n+3.
则 n(n+1)(n+2)(n+3)+1=(n
2
+3n+1)
2
.
页脚


.
命题得证。
2. 试证:完全平方数个位数字是奇数时,其十位数上的数字必为偶
数。
证明:当数为一位数时, 显然其完全平方数的个位数为奇数时,
十位数为偶数。(完全平方数为个位数时也符合题意。)
若这个数为多位数,设个位数为b,则该数可表示为10a+b,
(10a+b)
2
= 100a
2
+20ab+b
2
.显然偶数位数字为偶数。

第四课时

【课堂反馈】 姓名 得分
1.能够整除5
11
7
13
的最小质 数是(5)。
A.2B.3C.5D.7
2.p12
4
27
3< br>(935)
4
的个位数字是0.
_______
_______< br>
3.a、b是自然数,且1176a=b
4
,则a的最小值是2646.
4. 下列四个数:921438,76186,750235,2660161中,只有_2660161_
是完全平方数。
5. 能被252整除的最小完全平方数是1764.
提示:252=2
2
*3
2
*7,
6. 在下列括号中填入适当的正整数,
5(3)
2
(2)
2
;23 (12)
2
(11)
2
;1985(993)
2
( 992)
2
;

从以上填空中,你发现了什么规律?请用等式表示出来。
2k+1=(k+1)
2
-(k)
2

7.五个连续自然数的平方和不是平方数。
页脚


.
证明:连续自然数n-2,n-1,n,n+1,n+2.
(n-2)
2
+(n-1)
2
+n
2
+(n+1)
2
+(n+2)
2
5(n
2
2),
Q5|5(n
2
2),但52
不整除5(n
2
2)。
5(n
2
2)不是完全 平方数。
8.一个正整数若加上50得一个完全平方数,若减去31又得一个完全
平方数,求这 个正整数。
简解:类似于第二课时例4.
解得:正整数为1631或175或31
9.试证:a(a+1)+1(a是自然数)不能是某个整数的平方。

证明:a a(a1)1aa1(a1)
a(a1)1不是某个数的平方。
解:设 n10xy,x,y为整数,且0y9,
则n
2
100x
2
20xyy
2
.
222

10设n 是整数,如果n
2
的十位数字是7,那么n
2
的个位数字是多少?
若n
2
的十位数字为奇数,则y
2
的十位数字也为奇数,
y
2
16或36。
则n
2
的个位数字为6.


四.课外延伸、思维拓展
1.若n是正整数,3n+1是一个完全平方数,试证:n+1是3个完全
平方数的和。

页脚


.
证明:设3n1m
2
,显然3不整除m,
因此,m3k1或m3k(2 k是自然数)。
m
2
1(3k1)
2
1
若m3k 1,则n3k
2
2k
33
此时n13k
2
2 k1k
2
k
2
(k1)
2
.
m
2
1(3k2)
2
1
若m3k2,则n3k
24k3.

33
此时:n13k
2
4k31k
2
k
2
(k2)
2
.
综上所述,n1是3 个完全平方数的和。
2.证明:当n为自然数时,2(2n+1)形式的数不能表示为两个整数的
平方差。
证明:(反证法)
若2(2n1)x
2
y
2(x,y为正整数)(xy)(xy).
由xy和xy的奇偶性相同,
得4(| xy)(xy).
但4不整除(22n1),矛盾。
3.正整数n不同的约数的个数记为 N(n),如24的约数是:1,2,3,
4,6,8,12,24共8个,记N(24)=8。那么N (1)+N(2)+…+N(1994)
是奇数还是偶数?为什么?
简证:根据性质(6),平方数的正约数的个数为奇数个,非平方数的
正约数的个数为偶数个。
而44
2
<1994<45
2
,因此,在1,2,3,…,1994 中有44个平方数,
1950个非平方数。即在N(1),N(2),…,N(1994)中,有44 个奇数,1950
个偶数。全部的和为偶数。
页脚

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