对最简真分数的再思考

(整期优先)网络出版时间:2011-12-22
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对最简真分数的再思考

杨锋

浙江绍兴县马鞍镇中心小学杨锋

在教学最简真分数时我碰到这样两道题:分母是7的所有最简真分数的和是

();分母是12的所有最简真分数的和是()。运用列举法容易得出答案分别是3和2。解完题后,我突然产生这样两个想法:是不是分母为大于2的整数的所有最简真分数的和一定是一个整数呢?如果分母的数值很大,怎样才能快速求出相同分母的所有最简真分数的和呢?

由于分母是大于2的整数,因此可以将分母分为两种情况,即分母是质数或合数。

1、假设分母为m(m>2且m为质数),则分子为1,2,3,4,……m-1。这些最简真分数的和为:,因为m是质数且m>2,则m一定是奇数,所以一定是整数。

2、假设分母为m(m>2且m为合数),则一定都是最简真分数,而=1。假使在之间还有为最简真分数(n是1到m-1之间的任意整数),则=也为最简真分数。又因为为整数,所以无论在之间有多少个最简真分数,它们的和一定是整数。

如果分母的数值很大,怎样才能快速求出相同分母的所有最简真分数的和呢?这里也分两种情况:假设分母为m(m>2且m为质数),那所有最简真分数的和为;假设分母为m(m>2且m为合数),首先应该求出分母是m的最简真分数的个数。以分母是100为例,由于100=2×2×5×5,所以比100小且与100互质的自然数一共有=40(个)。因为与100互质的数有对称性,即1与100互质,(100-1)与100也必定互质。又由于对称的两个最简真分数的和是1,所以分母是100的所有最简真分数的和为。将此法推广到任意合数m(m>2),先将m分解质因数,即m=Aa×Bb×Cc×……×Nn(这里A,B,C,……N都不相等,a,b,c……n为整数,且可以是同一个数),则分母是m的所有最简真分数的和为: