将编号为1,2,…,18的18名乒乓球运动员分配在9张球台上进行单打比赛,规定每张球台上两选手编号之和均为大于4的平方数.请问这一规定能否实现?若规定不能实现,请给出证明;若规定能够实现,请说明实现方案是否唯一.
分析:首先由编号最大的两数之和为35,求得:同一张球台上两选手编号之和只能取三个平方数是25,16,9;然后设同一张球台上两选手编号和为25、16、9的分别有x个、y个、z个,根据题意列方程,又由x、y、z均为非负整数,即可求得符合条件的x,y,z的值,则可求得答案.
解答:解:∵编号最大的两数之和为:18+17=35<36,
∴同一张球台上两选手编号之和只能取三个平方数:25,16,9.
现设同一张球台上两选手编号和为25、16、9的分别有x个、y个、z个(x、y、z均为非负整数),
依题意有25x+16y+9z=1+2+…+18,x+y+z=9,x≥0,y≥0,z≥0,
即16x+7y+9(x+y+z)=171,x+y+z=9,x≥0,y≥0,z≥0,
得16x+7y=90,x≥0,y≥0,z≥0.
又由0≤x≤
<6知,x只能取非负整数0,1,2,3,4,5.
逐一代入检验,可得方程唯一的非负整数解x=3,y=6,z=0.
下面讨论9张球台上的选手对阵情况.
(1)由x=3,知平方数为25只能有3个,而编号不小于16的3个选手18,17,16对应的平方数又只能为25,
故“两选手编号和为25”的只能是:18与7对阵,17与8对阵,16与9对阵.
(2)由y=6,知去掉18,17,16,9,8,7后剩下的12个选手对应的平方数能且只能为16,有:1与15对阵,2与14对阵,3与13对阵,4与12对阵,5与11对阵,6与10对阵.
故规定能够实现,且实现方案是唯一的.9张球台上选手对阵情况为:
(18,7),(17,8),(16,9),(15,1),(14,2),(13,3),(12,4),(11,5),(10,6).
点评:此题考查了整数问题的综合应用.解题的关键是能根据题意列的方程,然后利用分类讨论思想求解.