下表给出一个“等差数阵”:\[\begin{array}{|c|c|c|c|c|c|c|c|}\hline 4&7&(\qquad)&(\qquad)&(\qquad)&\cdots\cdots&a_{1j}&\cdots\cdots\\ \hline 7&12&(\qquad)&(\qquad)&(\qquad)&\cdots\cdots &a_{2j}&\cdots\cdots\\ \hline (\qquad)&(\qquad)&(\qquad)&(\qquad)&(\qquad)&\cdots\cdots&a_{3j}&\cdots\cdots\\ \hline (\qquad)&(\qquad)&(\qquad)&(\qquad)&(\qquad)&\cdots\cdots &a_{4j}&\cdots\cdots \\ \hline \cdots\cdots&\cdots\cdots&\cdots\cdots&\cdots\cdots&\cdots\cdots&\cdots\cdots&\cdots\cdots&\cdots\cdots\\ \hline
a_{i1}&a_{i2}&a_{i3}&a_{i4}&a_{i5}&\cdots\cdots&a_{ij}&\cdots\cdots\\ \hline \cdots\cdots&\cdots\cdots&\cdots\cdots&\cdots\cdots&\cdots\cdots&\cdots\cdots&\cdots\cdots&\cdots\cdots\\ \hline
\end{array}\]其中每行、每列都是等差数列,$a_{ij}$ 表示位于第 $i$ 行第 $j$ 列的数.
【难度】
【出处】
【标注】
  • 知识点
    >
    数列
    >
    等差数列及其性质
    >
    等差数列的定义与通项
  • 知识点
    >
    数列
    >
    等差数列及其性质
    >
    等差数列的定义与通项
  • 知识点
    >
    代数变形
    >
    代数式的形
    >
    分解与展开
  1. 写出 $a_{45}$ 的值;
    标注
    • 知识点
      >
      数列
      >
      等差数列及其性质
      >
      等差数列的定义与通项
    答案
    $49$
    解析
  2. 写出 $a_{ij}$ 的计算公式;
    标注
    • 知识点
      >
      数列
      >
      等差数列及其性质
      >
      等差数列的定义与通项
    答案
    $a_{ij}=2ij+i+j$
    解析
    该等差数阵的第一行是首项为 $4$,公差为 $3$ 的等差数列:$$a_{ij}=4+3(j-1).$$第二行是首项为 $7$,公差为 $5$ 的等差数列:$$a_{2j}=7+5(j-1).$$$\cdots\cdots$
    第 $i$ 行是首项为 $4+3(i-1)$,公差为 $2i+1$ 的等差数列,因此$$\begin{split}a_{ij}&=4+3(i-1)+(2i+1)(j-1)\\ &=2ij+i+j.\end{split}$$
  3. 证明:正整数 $N$ 在该等差数列阵中的充要条件是 $2N+1$ 可以分解成两个不是 $1$ 的正整数之积.
    标注
    • 知识点
      >
      代数变形
      >
      代数式的形
      >
      分解与展开
    答案
    解析
    必要性若 $N$ 在该等差数阵中,则存在正整数 $i$,$j$ 使得$$N=2ij+i+j,$$从而$$2N+1=(2i+1)(2j+1),$$即正整数 $2N+1$ 可以分解成两个不是 $1$ 的正整数之积.
    充分性若 $2N+1$ 可以分解成两个不是 $1$ 的正整数之积,由于 $2N+1$ 是奇数,则它必为两个不是 $1$ 的奇数之积,即存在正整数 $k,l$,使得$$2N+1=(2k+1)(2l+1),$$从而$$N=2KL+K+L=a_{kl},$$可见 $N$ 在该等差数列中.
    因此,正整数 $N$ 在该等差数阵中的充要条件是 $2N+1$ 可以分解成两个不是 $1$ 的正整数之积.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2 问题3 答案3 解析3 备注3
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