2005 AIME I 第 3 题

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3.

有多少个正整数恰好有三个真因数,并且每个真因数都小于 5050?(正整数 nn 的 真因数 是 nn 的正因数中除了 nn 本身以外的因数。)
How many positive integers have exactly three proper divisors, each of which is less than 50?50? (A proper divisor of a positive integer nn is a positive integer divisor of nn other than nn itself.)
答案:109
知识点:因数个数质数组合
小提示:
一个数总共有四个因数,也就是有三个真因数,当且仅当它是不同质数 pp 与 qq 的乘积 pqpq,或是质数立方 p3p^3
A number has exactly four divisors in all — hence three proper ones — exactly when it is pqpq for distinct primes pp and q,q, or a prime cube p3p^3
大提示:
统计小于 5050 的不同质数对,再加上满足 p2<50p^2 \lt 50 的质数 pp
Count pairs of distinct primes less than 50,50, then add the primes pp with p2<50p^2 \lt 50
解答:
一个恰好有三个真因数的整数总共有四个因数,所以它要么是 n=pqn = pq,其中 pp 和 qq 是不同质数(真因数为 11、pp、qq),要么是 n=p3n = p^3,其中 pp 是质数(真因数为 11、pp、p2p^2)。
第一种情形需要 pp 和 qq 都小于 5050。小于 5050 的质数有 1515 个,给出 (152)=105\binom{15}{2} = 105 个这样的数。第二种情形需要 p2<50p^2 \lt 50,这对 p=2p = 2、33、55、77 成立,另有 44 个。
总数为 105+4=109105 + 4 = 109。
An integer with exactly three proper divisors has exactly four divisors in total, so it is either n=pqn = pq with pp and qq distinct primes (proper divisors 1,1, p,p, qq) or n=p3n = p^3 with pp prime (proper divisors 1,1, p,p, p2p^2).
In the first case we need pp and qq both less than 50.50. There are 1515 primes below 50,50, giving (152)=105\binom{15}{2} = 105 such numbers. In the second case we need p2<50,p^2 \lt 50, which holds for p=2,p = 2, 3,3, 5,5, 7,7, giving 44 more.
The total is 105+4=109.105 + 4 = 109.
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