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【精彩一题】分数指数幂整数

解题方法 2020-08-29 01:03:01 魔数师说 19315 0
摘要:求所有整数$k(k\geq8)$使得$k^{\frac{1}{k-7}}$为整数。解得$k=8$时值为$8$,$k=9$时值为$3$。通过数学归纳法证明当$k\geq11$时$k

求所有整数$k(k\\geq 8)$,使得${k}^{\\frac {1} {k-7}}$也是整数。(来源:上海 · 郑韫瑜)

【分析与解】

易知,

当$k=8$时,${k}^{\\frac {1} {k-7}}={8}^{\\frac {1} {8-7}}=8$是整数;

当$k=9$时,${k}^{\\frac {1} {k-7}}={9}^{\\frac {1} {9-7}}=3$是整数;

当$k=10$时,${k}^{\\frac {1} {k-7}}={8}^{\\frac {1} {10-7}}=\\sqrt[3]{10}$不是整数;

下面证明,当$k\\geq 11$时,${k}^{\\frac {1} {k-7}}$不是整数;

先证明,当$k\\geq 11$时,$k< {2}^{k-7}$.

(i)当$k=11$时,$11< {2}^{11-7}=16$,成立;

(ii)假设当$k=m(m \\geq 11)$时,有$m< {2}^{m-7}$;

则$ {2}^{m+1-7}=2\\cdot {2}^{m-7}>2m>m+1$,

由(i),(ii)归纳,当$k\\geq 11$时,$k< {2}^{k-7}$,得证。

于是,当$k\\geq 11$时,

$1<{k}^{\\frac {1} {k-7}}<{(2^{k-7})}^{\\frac {1} {k-7}}=2$,

所以,${k}^{\\frac {1} {k-7}}$不可能是整数。

综上,满足条件的整数$k=8$或$k=9$时,${k}^{\\frac {1} {k-7}}$是整数。



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