Math Problem Statement

一百盏灯分别标号1,2,3,…100。第一个人把每盏灯的开关各拉一下,使得每一盏灯都亮了。第二个人把标号是2的倍数的灯的开关各拉一下。第三个人把标号是3的倍数的开关各拉一下…依此类推,直至第一百个人把标号为100的灯的开关拉一下。 问:最后有哪几盏灯亮着?

Solution

这个问题的关键在于理解每盏灯被拉了多少次。每一盏灯被拉的次数等于其标号的因子(包括1和它本身)的个数。

一个数的因子个数为奇数,当且仅当这个数是完全平方数。因为完全平方数如 n2n^2 有一个特殊的因子 nn,而其余的因子都是成对出现的。例如,36的因子是1, 2, 3, 4, 6, 9, 12, 18, 36,其中6是成对之外的因子。

因此,最后只有那些标号为完全平方数的灯会亮着,因为它们被拉了奇数次。

在1到100之间的完全平方数有: 12=11^2 = 1 22=42^2 = 4 32=93^2 = 9 42=164^2 = 16 52=255^2 = 25 62=366^2 = 36 72=497^2 = 49 82=648^2 = 64 92=819^2 = 81 102=10010^2 = 100

因此,最后亮着的灯的标号是:1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100。

请问您需要更多的详细解释吗?或者有其他问题?

您可以尝试以下问题:

  1. 如何证明一个数是完全平方数?
  2. 什么是因子,如何计算一个数的因子个数?
  3. 完全平方数的性质是什么?
  4. 为什么灯的状态与因子个数有关?
  5. 如果灯的总数不是100,而是一个任意数,如何解决这个问题?

小提示:对于任意正整数 nn,它的因子都是成对出现的,除了当 nn 是完全平方数时。

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