
109 學年度普通型高級中等學校數學科能力競賽試題
第6 區(屏東高中) 口試(一)
A. 試證明任意 9個相異的正整數中,必可找出四個相異的數
𝑎𝑎,𝑏𝑏,𝑐𝑐,𝑑𝑑,使得 20|𝑎𝑎+𝑏𝑏 −𝑐𝑐 −𝑑𝑑 成立。
【參考解答】
20|𝑎𝑎+𝑏𝑏 −𝑐𝑐 −𝑑𝑑 成立等同 於𝑎𝑎+𝑏𝑏 與 𝑐𝑐+𝑑𝑑 除以 20 的餘數相同。
考慮 9個相異的正整數,除以 20 之後若有 7種以上的餘數,則取出 7個餘數不同的
數。考慮此 7數任取兩數相加,若有兩組數除以 20 的餘數相同,則為所求。若否,
則每組數的餘數皆不相同,故共有 21 種餘數,矛盾。
而若除以 20 之後只有 6種以內的餘數,可知必有兩數的餘數相同,設為𝑎𝑎 與 𝑐𝑐。扣
除此兩數之後,仍有 7個數,故另有兩數的餘數相同,設為 𝑏𝑏 與 𝑑𝑑。可得出 𝑎𝑎+𝑏𝑏
與 𝑐𝑐+𝑑𝑑 的餘數相同,即為所求。
B. 試證明存在 8個相異的正整數,其中任意四個相異的數
𝑎𝑎,𝑏𝑏,𝑐𝑐,𝑑𝑑,20|𝑎𝑎+𝑏𝑏 −𝑐𝑐 −𝑑𝑑 均不成立。
【參考解答】
若有 8個數,其中任意四個相異的數 𝑎𝑎,𝑏𝑏,𝑐𝑐,𝑑𝑑,20|𝑎𝑎+𝑏𝑏 −𝑐𝑐 − 𝑑𝑑 均不成立。
由先前討論可知此 8個數除以 20 之後恰有 6種餘數,且其中有 3個數的餘數相同。
設有 3個數的餘數為 1。可設有一個數的餘數為 2與另一個數的餘數為 3。
但因 1+4 = 2+3,剩餘數字的餘數皆不為 4。
再設一個數的餘數為 5。
因1+6 = 2+5,1+7 = 3+5,剩餘數字的餘數皆不為 6或7。
再設一個數的餘數為 8。
因1+9 = 2+8,1+10 = 3+8,2+11 = 5+8,1+12 = 5+8,剩餘數字的餘數皆不為 9,10,11
或12。
可設最後一個數的餘數為 13。
故,若取 21, 41, 61, 22, 23, 25, 28, 33,則此 8個數其中任意四個相異的數𝑎𝑎,𝑏𝑏,𝑐𝑐,𝑑𝑑,
20|𝑎𝑎+𝑏𝑏 −𝑐𝑐 −𝑑𝑑 均不成立。