问题45的推广及其应用

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  前不久,本人在《湖南教育•数学教师》2006•9期上,见到数学问题45:“已知存在互不相等的自然数a1、a2、…a6,且,a1+a2+…+a6=1923。求最大自然数a6的最小值。”的解答。
  本文将上述问题如下推广:已知a1、a2、…an(n≥2)是n个互不相等的自然数,且0〈a1〈a2〈…an,a1+a2+…+an=m,求最大自然数an的值域。
  分析解答如下:要求出最大自然数an的值域,只需要求出an的最小值与最大值,显而易见,当a1、a2、…an-1,同时取得最小值a1=1,a2=2,…an-1=n-1时,an最大=m-(a1+a2+…an-1)=m-12 n(n-1)。当a1、a2、…an-1同时取得最大值时,an就取得最小值。有题设可知,a2≥a1+1,a3≥a1+2,…an≥a1+n-1。于是,a1+a2+…an≥na1+12n(n-1),即m≥na1+12n(n-1)①,设a1的最大整数解为M。①式右边是首项a1=M的n个连续自然数之和,若m=nM+12n(n-1),令m-[nM+12 n(n-1)]=K,因0〈a1〈a2〈…〈an,a1+a2+…+an=m,故当a1=M时,只需将数列M、(M+1)、(M+2)、…(M+n-1)的后面K个数分别加上1,这样,a1、a2、…an-1均取得最大值,且a1+a2+…an=m,此时,an最小=M+n。
  综上可知,最大自然数an的值域是:当m=nM+12n(n-1)时,M+n-1≤an≤m+12n(n-1),an∈N②;当m〉nM+12n(n-1)时,M+n≤an≤m+12n(n-1),an∈N③。
  运用上面的结论解答下列问题:(1)数学问题45,(2)已知a1、a2、…a8是八个互不相等的自然数,且0〈a1〈a2〈…a8,a1+a2+…+a8=2008,求最大自然数a8的值域,以及a8取得最小值时,a1、a2、…a7的值。
  解:(1)将n=6,m=1923代入①得,1923≥6a1+12•6•5。a1≤318,M=318。因1923=6×318+12•6•5,由(2)可知,a6最小=318+6-1=323。
  (2)将n=8,m=2008代入①得,2008≥8a1+12•8•7,a1≤247.5,M=247。因2008〉8×247+12•8•7,由(3)可知,a8的值域是255≤a8≤1980,a8∈N。当a8最小=255时,当a1、a2、…a7的值分别是:247、248、249、250、252、253、254。
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