2016 AMC 12A 第 22 题

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22.

有多少个正整数有序三元组 (x,y,z)(x,y,z) 满足 lcm(x,y)=72\text{lcm}(x,y)=72,lcm(x,z)=600\text{lcm}(x,z)=600,且 lcm(y,z)=900\text{lcm}(y,z)=900?
How many ordered triples (x,y,z)(x,y,z) of positive integers satisfy lcm(x,y)=72,\text{lcm}(x,y)=72, lcm(x,z)=600,\text{lcm}(x,z)=600, and lcm(y,z)=900?\text{lcm}(y,z)=900?
1515
1616
2424
2727
6464
答案:A
知识点:最小公倍数质因数分解分类讨论
小提示:
分解:72=23⋅3272=2^3\cdot3^2、600=23⋅3⋅52600=2^3\cdot3\cdot5^2、900=22⋅32⋅52900=2^2\cdot3^2\cdot5^2。
Factor: 72=23⋅32,72=2^3\cdot3^2, 600=23⋅3⋅52,600=2^3\cdot3\cdot5^2, 900=22⋅32⋅52900=2^2\cdot3^2\cdot5^2
大提示:
分别处理质数 2,3,52,3,5,并使用指数的 max⁡\max。
Handle each prime 2,3,52,3,5 separately, using max⁡\max of the exponents
解答:
因为 lcm(x,y)=23⋅32\text{lcm}(x,y)=2^3\cdot3^2,且 lcm(x,z)=23⋅3⋅52\text{lcm}(x,z)=2^3\cdot3\cdot5^2,所以 525^2 整除 zz,而 xx 和 yy 都不能被 55 整除。同理,323^2 整除 yy,而 xx 和 zz 都不能被 323^2 整除;此外,xx 必须含有因子 232^3。
写 x=23⋅3 jx=2^3\cdot3^{\,j}、y=2 k⋅32y=2^{\,k}\cdot3^2、z=2 m⋅3 n⋅52z=2^{\,m}\cdot3^{\,n}\cdot5^2,最小公倍数条件要求 max⁡(j,n)=1\max(j,n)=1,且 max⁡(k,m)=2\max(k,m)=2。第一对可以取 (1,0),(0,1),(1,1)(1,0),(0,1),(1,1),第二对可以取 (2,0),(2,1),(2,2),(0,2),(1,2)(2,0),(2,1),(2,2),(0,2),(1,2),因此共有 3⋅5=153\cdot5=15 个有序三元组。
所以正确答案是 A。
Because lcm(x,y)=23⋅32\text{lcm}(x,y)=2^3\cdot3^2 and lcm(x,z)=23⋅3⋅52,\text{lcm}(x,z)=2^3\cdot3\cdot5^2, the factor 525^2 divides zz while neither xx nor yy is divisible by 5.5. Also 323^2 divides y,y, while neither xx nor zz is divisible by 32,3^2, and xx must have the factor 23.2^3.
Writing x=23⋅3 j,x=2^3\cdot3^{\,j}, y=2 k⋅32,y=2^{\,k}\cdot3^2, and z=2 m⋅3 n⋅52,z=2^{\,m}\cdot3^{\,n}\cdot5^2, the lcm conditions require max⁡(j,n)=1\max(j,n)=1 and max⁡(k,m)=2.\max(k,m)=2. The first pair can be (1,0),(0,1),(1,1),(1,0),(0,1),(1,1), and the second can be (2,0),(2,1),(2,2),(0,2),(1,2).(2,0),(2,1),(2,2),(0,2),(1,2). Thus there are 3⋅5=153\cdot5=15 ordered triples.
Thus, the correct answer is A.
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