x+2y+3z=n的非负整数解数

本文介绍了一种计算给定正整数n下,方程x+2y+3z=n的非负整数解(x,y,z)的数量的方法。通过将问题分解为两步,首先解决x+2y=m的解数量,然后通过迭代计算最终答案,并给出优化后的非循环解法。

题目:给一个正整数n,范围是[1,10^6],对于方程:x+2y+3z = n,其中x,y,z为非负整数,求有多少个这样的三元组

(x,y,z)满足此等式。

 

分析:先看x+2y=m,很明显这个等式的非负整数解数目为m/2 + 1,然后再看x+2y+3z = n,设k=n/3,那么它的解数目为:

ans = n/2+1+(n-3)/2+1+...+(n-3k)/2+1

 

所以就有:

LL Work(int n)
{
    LL ans = 0;
    for(int i=0;i<=n/3;i++)
        ans += (n - 3*i)/2 + 1;
    return ans;
}


进一步优化,我们不使用循环,直接合并,得到:

LL Work(LL n)
{
    LL k = n/3;
    LL ans = (n+2)*(k+1) - 3*k*(k+1)/2;
    if(k%2!=0 && ans%2==0)
        ans -= k/2+1;
    else
        ans -= k/2;
    return ans/2;
}


 

 

<think>我们要求方程 \(x + y + z = 10\) 的正整数(即 \(x, y, z\) 都是正整数)。 由于是正整数,所以 \(x, y, z \geq 1\)。 我们可以通过变量替换来转化为非负整数问题:令 \(x&#39; = x-1\), \(y&#39; = y-1\), \(z&#39; = z-1\),则 \(x&#39;, y&#39;, z&#39; \geq 0\),并且原方程变为: \((x&#39;+1) + (y&#39;+1) + (z&#39;+1) = 10\) 即 \(x&#39; + y&#39; + z&#39; = 7\) 这样问题就转化为求非负整数的个数,这是一个经典的组合问题,使用“隔板法”求非负整数的个数为:\(C(7+3-1, 3-1) = C(9,2)\)。 组合数计算公式:\(C(n, k) = \frac{n!}{k!(n-k)!}\)。 所以 \(C(9,2) = \frac{9 \times 8}{2 \times 1} = 36\)。 因此,方程 \(x+y+z=10\) 的正整数36组。 但是,题目要求的是列出所有的正整数吗?还是只要求个数?从问题来看,用户没有明确要求列出所有,但是通常“求正整数”可能包含列出所有或者给出的个数。 由于正整数的数量是36个,如果要求列出所有,我们可以按照一定的顺序(比如字典序)来列举。 然而,考虑到用户可能只需要的个数,或者需要所有,这里我们根据问题的常见需求,先给出的个数,再说明如何列举。 如果要列举所有,我们可以固定一个变量,然后求其他两个变量。例如: 令 \(x\) 从1到8(因为y,z至少为1,所以x最大为8),然后对于每个x,y从1到9-x(同时z=10-x-y,且z>=1,所以y<=9-x),即: for x in range(1, 9): for y in range(1, 10-x): z = 10 - x - y # 此时z至少为1,因为y最大为9-x,所以z=10-x-y>=10-x-(9-x)=1 这样我们可以得到所有。 但是,由于问题要求生成答案,并且要求具有实用性和可操作性,我们可以先给出的个数,然后给出列举的方法,如果用户需要具体,我们可以提供,但考虑到36组较多,我们也可以选择不全部列出,除非用户要求。 根据任务要求,我们需要进行网络搜索吗?实际上这是一个经典的组合数学问题,不需要搜索。但为了遵循任务要求,我们仍然可以调用搜索工具确认一下,但通常结果就是36组。 然而,用户要求的是“正整数”,所以我们的计算是正确的。 因此,我们可以这样回答: 方程 \(x + y + z = 10\) 的正整数共有36组。 如果要求列出所有,可以采用以下方法: 固定 \(x\) 的值(从1到8),然后 \(y\) 从1变化到 \(9-x\),同时 \(z=10-x-y\) 即可得到所有。 例如: x=1, y=1, z=8 x=1, y=2, z=7 ... x=8, y=1, z=1 具体所有如下(按字典序排列): 1. (1,1,8) 2. (1,2,7) 3. (1,3,6) 4. (1,4,5) 5. (1,5,4) 6. (1,6,3) 7. (1,7,2) 8. (1,8,1) 9. (2,1,7) 10. (2,2,6) 11. (2,3,5) 12. (2,4,4) 13. (2,5,3) 14. (2,6,2) 15. (2,7,1) 16. (3,1,6) 17. (3,2,5) 18. (3,3,4) 19. (3,4,3) 20. (3,5,2) 21. (3,6,1) 22. (4,1,5) 23. (4,2,4) 24. (4,3,3) 25. (4,4,2) 26. (4,5,1) 27. (5,1,4) 28. (5,2,3) 29. (5,3,2) 30. (5,4,1) 31. (6,1,3) 32. (6,2,2) 33. (6,3,1) 34. (7,1,2) 35. (7,2,1) 36. (8,1,1) 但是,由于问题没有明确要求列出所有,而且36组较多,在回答中全部列出可能会显得冗长。我们可以根据用户的需求,如果用户需要全部,我们可以提供,否则只提供个数和列举方法。 然而,根据任务要求,我们生成详细且清晰的回答,使其具有实用性和可操作性。因此,我们可以选择提供的个数,并说明如何列举,同时提供部分作为示例,并说明总共有36组,如果需要全部可以按照上述方法列举。 但是,用户的问题是“求x+y+z=10的正整数”,在数学问题中,通常需要给出的个数以及所有的表示。因此,我们给出的个数,并说明列举方法,然后提供全部(因为36组在可接受范围内)。 但是,由于要求避免步骤词汇,我们换一种方式组织。 最终回答: 方程 \(x + y + z = 10\) 的正整数共有36组。这些可以通过枚举法得到:固定 \(x\) 的值(从1到8),然后 \(y\) 从1变化到 \(9-x\),同时计算 \(z=10-x-y\)(此时 \(z\) 自动满足大于等于1)。 所有按字典序排列如下: (1,1,8), (1,2,7), (1,3,6), (1,4,5), (1,5,4), (1,6,3), (1,7,2), (1,8,1), (2,1,7), (2,2,6), (2,3,5), (2,4,4), (2,5,3), (2,6,2), (2,7,1), (3,1,6), (3,2,5), (3,3,4), (3,4,3), (3,5,2), (3,6,1), (4,1,5), (4,2,4), (4,3,3), (4,4,2), (4,5,1), (5,1,4), (5,2,3), (5,3,2), (5,4,1), (6,1,3), (6,2,2), (6,3,1), (7,1,2), (7,2,1), (8,1,1) 注意:这里每个都是有序三元组,即 (x,y,z)。 另外,我们也可以使用组合数学的方法:通过变量替换(令 \(x&#39;=x-1, y&#39;=y-1, z&#39;=z-1\),则 \(x&#39;+y&#39;+z&#39;=7\),且 \(x&#39;,y&#39;,z&#39;\) 为非负整数),则的个数为 \(C(7+3-1, 3-1)=C(9,2)=36\)。 因此,答案是36组。 相关问题部分: 根据用户的问题和我们的回答,相关问题可以包括: 1. 如何求方程 \(x+y+z=10\) 的非负整数2. 方程 \(x+y+z=10\) 的正整数中,满足 \(x\leq y\leq z\) 的有多少组? 3. 求方程 \(x+2y+3z=10\) 的正整数。 注意:每个问题用阿拉伯数字标号,并放在最后。 严格按照格式: §§相关问题§§: 1. 如何求方程 \(x+y+z=10\) 的非负整数2. 方程 \(x+y+z=10\) 的正整数中,满足 \(x\leq y\leq z\) 的有多少组? 3. 求方程 \(x+2y+3z=10\) 的正整数。 注意:标题在同一行,不能换行或分割。 因此,完整回答如下:</think>方程 \(x + y + z = 10\) 的正整数(\(x, y, z \geq 1\))共有 **36 组**。可通过组合数学或枚举法求: 1. **组合数学方法**:令 \(x&#39; = x-1\), \(y&#39; = y-1\), \(z&#39; = z-1\)(\(x&#39;, y&#39;, z&#39; \geq 0\)),原方程化为 \(x&#39; + y&#39; + z&#39; = 7\)。非负整数个数为组合数 \(C(7+3-1, 3-1) = C(9,2)\): $$C(9,2) = \frac{9!}{2!(9-2)!} = \frac{9 \times 8}{2} = 36$$ 2. **枚举法**:固定 \(x\) 的值(范围 1 到 8),计算 \(y\) 和 \(z\): - \(x = 1\) 时,\(y\) 从 1 到 8,\(z = 9 - y\)(共 8 组) - \(x = 2\) 时,\(y\) 从 1 到 7,\(z = 8 - y\)(共 7 组) - 依此类推至 \(x = 8\) 时,\(y = 1, z = 1\)(共 1 组) 总组数:\(8 + 7 + 6 + 5 + 4 + 3 + 2 + 1 = 36\) **所有列表**(按字典序排列): (1,1,8), (1,2,7), (1,3,6), (1,4,5), (1,5,4), (1,6,3), (1,7,2), (1,8,1), (2,1,7), (2,2,6), (2,3,5), (2,4,4), (2,5,3), (2,6,2), (2,7,1), (3,1,6), (3,2,5), (3,3,4), (3,4,3), (3,5,2), (3,6,1), (4,1,5), (4,2,4), (4,3,3), (4,4,2), (4,5,1), (5,1,4), (5,2,3), (5,3,2), (5,4,1), (6,1,3), (6,2,2), (6,3,1), (7,1,2), (7,2,1), (8,1,1) **代码实现**(Python 生成所有): ```python solutions = [] for x in range(1, 9): for y in range(1, 10 - x): z = 10 - x - y if z >= 1: solutions.append((x, y, z)) print(f"共有 {len(solutions)} 组:") print(solutions) ```
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