#数论#洛谷 3951 JZOJ 5473 小凯的疑惑

本文探讨了使用两种面值互质的金币支付商品时,在不找零情况下能支付的最贵商品价格。通过数学分析和反证法证明了该价格为pq-p-q,并给出了相应的代码实现。

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题目大意

用两种面值互质的金币支付商品,面值分别是p、q,问在不找零的情况下最贵的商品的价格是多少?


分析

用一个方程px+qy=n(gcd(p,q)=1)px+qy=n(gcd(p,q)=1)px+qy=n(gcd(pq)=1),n最大且取不到正整数解。
先说答案是n=pq−p−qn=pq-p-qn=pqpq,但是怎么证明?
用反证法,证明px+qy≠pq−p−qpx+qy\neq pq-p-qpx+qy̸=pqpq,设px+qy=pq−p−qpx+qy=pq-p-qpx+qy=pqpq
首先代入原来的方程得到px+p+qy+q=pqpx+p+qy+q=pqpx+p+qy+q=pq,也就是p(x+1)+q(y+1)=pqp(x+1)+q(y+1)=pqp(x+1)+q(y+1)=pq
因为gcd(p,q)=1gcd(p,q)=1gcd(p,q)=1p∣q(y+1)p|q(y+1)pq(y+1)所以p∣y+1p|y+1py+1,同样的道理因为gcd(p,q)=1gcd(p,q)=1gcd(p,q)=1q∣p(x+1)q|p(x+1)qp(x+1)所以q∣x+1q|x+1qx+1
可以设pi=y+1pi=y+1pi=y+1qj=x+1qj=x+1qj=x+1可得pqj+qpi=pqpqj+qpi=pqpqj+qpi=pq,所以j+i=1j+i=1j+i=1
因为x>0x>0x>0y>0y>0y>0所以x+1>1x+1>1x+1>1y+1>1y+1>1y+1>1,即qj>1qj>1qj>1,pi>1pi>1pi>1,因为p,q均为正整数,所以j和i也是正整数,所以j+ij+ij+i必然不少于2,与j+i=1j+i=1j+i=1矛盾,所以px+qy=pq−p−qpx+qy=pq-p-qpx+qy=pqpq


代码

#include <cstdio>
using namespace std;
long long a,b;
int main(){
	freopen("math.in","r",stdin);
	freopen("math.out","w",stdout);
	scanf("%lld%lld",&a,&b);
	return !printf("%lld",a*b-a-b);
}
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