若 $m ,n\in {{\mathbf{Z}}^{+}}$,$\left( m, n \right)=1$,$m<n$,$\frac{m}{n}$ 的小数表示中包含按2,5,1顺序连续出现的数字,求 $n$ 的最小值.
【难度】
【出处】
2003年第21届美国数学邀请赛Ⅰ(AIMEⅠ)
【标注】
【答案】
127
【解析】
不妨设 $\frac{m}{n}=0.A251\cdots $,此处 $A$ 为 $k$ 为数字组成的一个“段”,$k\geqslant 0$,有 ${{10}^{k}}\frac{m}{n}-A=0.251\cdots$,即 $0.251n\leqslant{{10}^{k}}m-nA<0.252n$,故在 $0.251n$ 和 $0.252n$ 之间存在一个整数,设其为 $t$.将不等式两边同时乘以4得 $1.004n\leqslant 4t<1.008n$,因此 $0.004n\leqslant 4t-n<0.008n$,这说明 $0.008n>1$,即 $n\geqslant 126$.经检验,当 $n=126$ 时,$0.251n$ 和 $0.252n$ 之间不存在整数,当 $n=127$ 时,$0.251n$ 和 $0.252n$ 之间存在整数32,故 $n$ 的最小值为127(例如,令 $m=32$ 即有 $\frac{m}{n}=0.251\cdots $).
答案
解析
备注