正整数n分解成若干个个不同的自然数之和,使得乘积最大

问题分析:要想使得乘积最大,由均值不等式可知,当所有因子相等时,乘积达到最大,但是这里是互不相等,所以推出每个因子尽可能的接近的时候,乘积会达到最大,但是因子也有几个限制

1. 因子 > 1

2. 因子之间互不相等

3. 因子之间尽可能靠近

 

所以自然想到从2开始累加到接近n

设最后有最大因子为m(比如 13 = (2 + 3 + 4)+ 4), 使得最后一个留下来的数(这里是4)小于等于m

其实m可以由数学公式推导出来是 小于等于(sqrt(2 * n + 17 / 4) - 3 / 2),

所以有:

int len   = 0;
int size  = (sqrt(2 * n + 17 / 4) - 3 / 2);
int *temp = (int*)malloc(sizeof(int)*size);

for(int i = 2; i <= n; i++)
{
	temp[len++] = i;
	n -= i;
}

// 这时n和m相等

再想办法让剩下的均摊到每个因子上,所以从最大(也就是这里的最后)一个因子开始,依次加1,一直到m为0为止,得出我们想要的因子

int m = n;

// 方法一:
for(int i = len - 1; m-- > 0; i--)
    temp[(i+len)%len]++;


// 方法二:
if(m > 0)
{
    for(int i = len - 1; i >= 0 && m > 0; i ++)
        temp[i]++;
    temp[len-1] = m == 1 ? 1 : 0;
}

//  因为m最大是len + 1,所以一轮循环之后,m不是0就是1

每个因子相乘就得到最大乘积 :

int res = 0;
for(int i = 0; i < len; i++)
    res *= temp[i];

printf("max = %d\n",res);

 

### 回答1: 这是一个经典问题,叫做整数拆分问题。可以使用动态规划的方法来解决。 首先定义一个状态,设f(n)表示把正整数n拆分成若干个互不相同自然数之和,使得这些自然数乘积最大时,这个最大乘积是多少。 接下来考虑如何求解f(n)。假设我们把n拆分成k和(n-k),其中k是拆分中的最大数。因为拆分中不能有相同的数,所以(n-k)的最大值为(n/2)。因此,我们可以枚举k从1到n/2,然后求出f(n)的值。具体地,f(n)的值可以表示为: f(n) = max{k * f(n-k), k * (n-k)} 其中k的取值范围是1到n/2。 最终,f(n)的值就是所求的答案。 ### 回答2: 设n = a1 + a2 + ... + ak,其中a1, a2, ..., ak是互不相同自然数。要使得这些自然数乘积最大,可以利用数学推理进行求解。 首先,我们可以发现,当分解自然数中存在一个数大于等于4时,可以通过将该数拆分为2+2的形式,得到的乘积更大。因此,我们可以将n分解若干个2和1的和。 设n中2的个数为m,则n = 2m + (n - 2m) = 2m + x,其中x为1的个数。那么,我们需要求解如何选择m和x,才能使得乘积最大。 我们可以使用数学归纳法来推导。当m = 1时,n = 2 + x,此时乘积为2*(1 + x) = 2 + 2x。当m = 2时,n = 4 + x,此时乘积为2*2*(1 + x) = 4 + 4x。可以看出,从m = 1到m = 2,乘积的增加量为2。同理,当m增加到m = 3时,乘积的增加量也是2。因此,我们可以得出结论,当m增加1次时,乘积的增加量是2。 现在我们知道了m的选择对乘积的影响,我们可以将n分解若干个2和1,其中2的个数为m,1的个数为x = n - 2m。乘积为2^m * 1^x = 2^m。根据前面的推导,我们可以得知,m越大,乘积越大。 所以,为了使得乘积最大,我们选择n除以2的商作为m的取值,n除以2的余数作为x的取值即可。 举例来说,对于n = 21,21除以2等于10,余数为1,即m = 10,x = 1。将21分解为2 + 2 + ... + 2 + 1的形式,乘积为2^10 = 1024。 因此,将n分解若干个互不相同自然数的和,使这些自然数乘积最大的方法是将n除以2的商作为m的取值,n除以2的余数作为x的取值。乘积为2^m。 ### 回答3: 将n分解若干个互不相同自然数的和,即找到一组自然数a1, a2, ..., ak使得n = a1 + a2 + ... + ak,并且a1, a2, ..., ak两两不相等。 要使这些自然数乘积最大,可以尽可能地使这些自然数相差最小。这样一来,假设有k个自然数,则这k个自然数的平均值就是它们之和的1/k倍,即(n/k)。由于这k个自然数乘积为(a1)(a2)...(ak),可以通过平均值来表示这个乘积。 如果k是奇数,那么(a1)(a2)...(ak) = ((n/k) - k/2)(n/k + k/2)((n/k) - k/4)(n/k + k/4)...,其中k/2, k/4, ...是递减的。可见,乘积最大值出现在n/k为最接近√n的整数上。所以,若n有一个平方根属于这k个自然数中,则平方根最接近√n的自然数与其他自然数乘积最大。 若k是偶数,则可以把k分解为m和k-m,其中m和k-m都是自然数。同样地,乘积最大值出现在n/k为n/m的整数倍的自然数上,其中m最接近√n。 通过上述的分析,我们可以得出以下结论: - 若n是一个平方数,则平方根最接近√n的自然数与其他自然数乘积最大。 - 若n不是平方数,且n的平方根所在的自然数与n的整数倍的乘积最大。 综上所述,对于任意正整数n,要将n分解若干个互不相同自然数的和,并使这些自然数乘积最大,需要判断n是否是一个平方数。若是平方数,则平方根最接近√n的自然数与其他自然数乘积最大;若不是平方数,则平方根所在的自然数与n的整数倍的乘积最大
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