已知数列 $1,101,10101,1010101,\cdots$.则该数列中的素数项有 \((\qquad)\)
【难度】
【出处】
无
【标注】
【答案】
C
【解析】
数列的通项为$$a_n=1+10^2+10^4+\cdots+10^{2n-2}=\dfrac{100^n-1}{99}.$$情形一 当 $n=2k,k\in\mathbb{N}^*$ 时,$$a_n=\dfrac{100^{2k}-1}{99}=\dfrac{100^k-1}{99}\cdot(100^k+1).$$因为 $99|(100^k-1)$,所以 $\dfrac{100^k-1}{99}\in\mathbb{N}$,当 $k>1$ 时,$99<100^k-1$,从而有 $a_n$ 为合数;
特别地,当 $k=1$ 时,$a_2=101$ 为素数;
情形二 当 $n=2k+1$ 时,$$a_n=\dfrac {10^{2k+1}-1}{9}\cdot\dfrac{10^{2k+1}+1}{11}=\dfrac{1-10^{2k+1}}{1-10}\cdot\dfrac{1-(-10)^{2k+1}}{1-(-10)},$$当 $k>0$ 时,$\dfrac{1-10^{2k+1}}{1-10}$ 与 $\dfrac{1-(-10)^{2k+1}}{1-(-10)}$ 都为大于 $1$ 的整数,故 $a_n$ 为合数(也可以通过将 $10$ 写成 $9+1$ 与 $11-1$,由二项式定理得到这两个数为整数).
特别地,当 $k=0$ 时,$a_1=1$ 既不是素数也不是合数.
综上知,该数列中有且只有一个素数,故选项C正确.
特别地,当 $k=1$ 时,$a_2=101$ 为素数;
特别地,当 $k=0$ 时,$a_1=1$ 既不是素数也不是合数.
综上知,该数列中有且只有一个素数,故选项C正确.
题目
答案
解析
备注