证明:14个整数的4次方和不可能为1599。题目没有说是正整数,但是0使问题困难了好多,所以假定要求正整数,并以此求解。
任何数的偶次方幂除以3,除了3及其倍数余数为0,其余余数为1。我们称这除三性。这儿的关键是用除三性要求两边除以3以后余数相等。我们用(6,4。。。)表示6和4已经选定,其他数字待定。
因为现在0已经排除,允许值为1-6。先考虑用14个1234凑出1599。由除三性,右边余数为0,左边的14个数,3只能出现2,5,8,11次之一。从数值上看,4种情况全是允许的。14个3显然不是解答。
考虑(3x2。。。),还剩1437。就是要用12个124凑出1437。因为2和4的4次方均是16的倍数,我们至少要用1把1437减少到16x89=1424,即要减去13。因为最多只有12个1可用,故(3x2。。。)无解。
现在我们证明从(3x2。。。)可以导出,其余3种也是无解。当我们增加3个3,即左边增加243,剩下的数字就减少243=16x15+3。就是说到时候把剩余的数降到16的倍数时,对1的需求会减少3。但是14个数里可以利用的数也减少了3。所以剩下的数字全部取1,还是和上面一样缺1个。所以其余三种情况也是同样无解。
考虑(6。。。)。因为左边加6的四次方,从除三性的角度,和全部用1234并无区别,所以最后也是需要13个1,但只有12个可用。
考虑(5x2。。。),还剩349。由除三性,右边余数为1,左边有12个数可用,3只能出现2,5,8,11次之一。5个3 已经太大。所以3只能出现2次,还剩187,就是用10个124凑出187。同上,我们至少要把187减少到16x11=176,即要减去11。因为最多只有10个1可用,故不能用2个5。
考虑(5。。。),还剩974。由除三性,右边余数为2,左边有13个数可用,3只能出现2,5,8,11次之一。4种情况数值全部允许,下面分别考虑。
考虑(5,3x2。。。),还剩812。就是要用11个124凑出812。同上,我们至少要把812减少到16x50=800,即减少12。因为最多只有11个1可用,故(5,3x2。。。)无解。
其余三种情况,如前面所证明的,最后也是要减少12,但只有11个1可以用。
至此全部证明。但从结果来看,都是可利用的1比需要的1少一个,所以很可能还有更好的方法。欢迎踊跃投稿。