自然數的分拆

臺北市113學年度公立國民小學教師聯合甄選初試基礎類科知能試題第57題:

「只能用自然數與加號來湊數,例如湊數「1」,只有1種方法﹛1﹜;湊數「2」,有2種方法﹛2, 1+1﹜;湊數「3」,有3種方法﹛3, 2+1, 1+1+1﹜;求湊數「7」有幾種方法? 」

這是數論的自然數分拆問題,通常使用Ferrers圖(Ferrers diagram)以點或方塊來視覺化圖示分拆(partition)。每一個分拆可以用一行一行的點或方塊來表示,每一行依照非遞增排列,從上到下,每行表示一個拆分。

已分拆7為例,其Ferrers圖示如下

所以湊數「7」有15種方法

如果以P(n)表示自然數n的分拆方法個數,則

n 1 2 3 4 5 6
P(n) 1 2 3 5 7 11


因為前5項是連續的質數,而這個巧合卻誤導P(7)=13。

 


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