如果四位数 $\overline{abcd}$ 的四个数码满足 $a+b=c+d$,就称其为“好数”.例如 $2011$ 就是一个“好数”.那么“好数”的个数是
【难度】
【出处】
2011年全国高中数学联赛山西省预赛
【标注】
  • 数学竞赛
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    计数与概率
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    计数与概率
  • 知识点
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    计数与概率
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    加法原理与乘法原理
【答案】
$615$
【解析】
由于$$1\leqslant a\leqslant 9 , 0\leqslant b,c,d\leqslant 9,$$记 $k=a+b=c+d$,则$$1\leqslant k\leqslant 18.$$情形一 当 $1\leqslant k\leqslant 9$ 时,上式中的 $a$ 可取 $\{1,\cdots,k\}$ 中的任意值,$c$ 可取 $\{0,1,\cdots ,k\}$ 中的任意值,而当 $a,c$ 取定后,$b,d$ 便随之确定,因此满足$$k=a+b=c+d$$的四位数 $\overline{abcd}$ 有 $k(k+1)$ 个.
因此满足 $k\leqslant 9$ 的四位数 $\overline{abcd}$ 共有 $\displaystyle \sum\limits_{k=1}^9k(k+1)=330$ 个;
情形二 当 $10\leqslant k\leqslant 18$ 时,由 $k=a+b=c+d$ 知,$a,b,c,d$ 皆不能为 $0$,令$$a_1=10-a , b_1=10-b , c_1=10-c , d_1=10-d,$$则$$1\leqslant a_1,b_1,c_1,d_1\leqslant 9.$$记 $k_1=a_1+b_1=c_1+d_1$,则$$2\leqslant k_1\leqslant 10,$$且四位数 $\overline{abcd}$ 与四位数 $\overline{a_1b_1c_1d_1}$ 一一对应.上式中的 $a_1$ 及 $c_1$ 皆可取 $\{1,\cdots,k_1-1\}$ 中的任意值,而当 $a_1,c_1$ 取定后,$b_1,d_1$ 便随之确定,因此满足$$k_1=a_1+b_1=c_1+d_1$$的四位数 $\overline{a_1b_1c_1d_1}$ 有 $(k_1-1)^2$ 个,从而满足 $2\leqslant k_1\leqslant 10$ 的 $\overline{a_1b_1c_1d_1}$ 共有$$\displaystyle \sum\limits_{k_1=2}^{10}(k_1-1)^2=\sum\limits_{k=1}^9{k^2}$$个,即满足 $10\leqslant k\leqslant 18$ 的四位数 $\overline{abcd}$ 共有 $\displaystyle \sum\limits_{k=1}^9{k^2}=285$ 个.
综上知,“好数”的个数是 $330+285=615$.
题目 答案 解析 备注
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