2012 AIME II 第 10 题

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10.

求小于 10001000 的正整数 nn 的个数,使得存在正实数 xx 满足 n=x⌊x⌋n = x\lfloor x \rfloor。
注:⌊x⌋\lfloor x \rfloor 是小于或等于 xx 的最大整数。
Find the number of positive integers nn less than 10001000 for which there exists a positive real number xx such that n=x⌊x⌋.n = x\lfloor x \rfloor.
Note: ⌊x⌋\lfloor x \rfloor is the greatest integer less than or equal to x.x.
答案:496
知识点:取整函数区间内整数计数
小提示:
固定 ⌊x⌋=a\lfloor x \rfloor = a;当 xx 从 aa 变化到 a+1a + 1 时,乘积 x⌊x⌋x\lfloor x \rfloor 会扫过从 a2a^2 到 a2+a−1a^2 + a - 1 的整数。
Fix ⌊x⌋=a;\lfloor x \rfloor = a; as xx runs from aa to a+1,a + 1, the product x⌊x⌋x\lfloor x \rfloor sweeps through the integers from a2a^2 to a2+a−1a^2 + a - 1
大提示:
每个 aa 恰好贡献 aa 个 nn 值;对所有使这些值仍小于 10001000 的 aa 求和。
Each aa contributes exactly aa values of n;n; sum over all aa whose values stay below 10001000
解答:
固定 ⌊x⌋=a≥1\lfloor x \rfloor = a \ge 1。当 a≤x<a+1a \le x \lt a + 1 时,乘积 n=axn = ax 落在区间 [a2,a2+a)[a^2, a^2 + a) 中,并且该区间里的每个整数 nn 都可由 x=nax = \frac{n}{a} 取得(此时其下取整确实为 aa)。所以每个 aa 恰好贡献 aa 个 nn 值,也就是 a2,a2+1,…,a2+a−1a^2, a^2 + 1, \ldots, a^2 + a - 1。
当 a=31a = 31 时,最大值为 312+30=991<100031^2 + 30 = 991 \lt 1000,所以直到 a=31a = 31 的所有值都符合;而 a=32a = 32 对应的最小值已经是 10241024。总数为 1+2+⋯+31=31⋅322=4961 + 2 + \cdots + 31 = \frac{31 \cdot 32}{2} = 496。
Fix ⌊x⌋=a≥1.\lfloor x \rfloor = a \ge 1. For a≤x<a+1a \le x \lt a + 1 the product n=axn = ax ranges over [a2,a2+a),[a^2, a^2 + a), and every integer nn in that interval is achieved by x=nax = \frac{n}{a} (which indeed has floor aa). So each aa contributes exactly aa values of n,n, namely a2,a2+1,…,a2+a−1.a^2, a^2 + 1, \ldots, a^2 + a - 1.
For a=31a = 31 the largest value is 312+30=991<1000,31^2 + 30 = 991 \lt 1000, so all values through a=31a = 31 qualify, while a=32a = 32 already starts at 1024.1024. The count is 1+2+⋯+31=31⋅322=496.1 + 2 + \cdots + 31 = \frac{31 \cdot 32}{2} = 496.
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