已知一个正整数 nn 满足:nn 的所有因数中,只有两个因数是质数,且这两个质数的和为 1515。请问:在不超过 100100 的正整数中,满足上述条件且本身是合数的 nn 共有多少个?请写出你的分析与推理过程。

完整解法

1. 确定正整数 $n$ 的所有质因数

设 nn 的两个质因数为 pp 和 qq(假设 p<qp < q)。
根据题意,这两个质数的和为 1515,即 p+q=15p + q = 15。
因为 1515 是奇数,两个整数之和为奇数则必为“一奇一偶”。
由于唯一为偶数的质数是 22,故必有 p=2p = 2。
进而可得 q=15−2=13q = 15 - 2 = 13(1313 也是质数)。
所以,nn 的质因数只有 22 和 1313。

2. 写出 $n$ 的标准质因数分解形式并验证合数条件

因为 nn 的因数中只有 22 和 1313 是质数,所以 nn 的质因数分解形式为:
n=2a×13b(a⩾1,b⩾1,a,b∈Z+)n = 2^a \times 13^b \quad (a \geqslant 1, b \geqslant 1, a, b \in \mathbb{Z}^+)
当 a⩾1a \geqslant 1 且 b⩾1b \geqslant 1 时,n⩾21×131=26n \geqslant 2^1 \times 13^1 = 26。
由于 nn 含有质因数 22 和 1313,且 n>13n > 13,因此符合条件的 nn 必然本身就是合数。

3. 分类讨论枚举所有不超过 100 的正整数 $n$

需要满足 n=2a×13b⩽100n = 2^a \times 13^b \leqslant 100:

  1. 当 b=1b = 1 时, 2a×13⩽100  ⟹  2a⩽10013≈7.692^a \times 13 \leqslant 100 \implies 2^a \leqslant \frac{100}{13} \approx 7.69。
    • 若 a=1a = 1,则 n=21×131=26⩽100n = 2^1 \times 13^1 = 26 \leqslant 100;
    • 若 a=2a = 2,则 n=22×131=52⩽100n = 2^2 \times 13^1 = 52 \leqslant 100;
    • 若 a=3a = 3,则 n=23×131=104>100n = 2^3 \times 13^1 = 104 > 100(超出范围)。
  2. 当 b⩾2b \geqslant 2 时,最小值为 21×132=338>1002^1 \times 13^2 = 338 > 100(超出范围)。

综上,满足条件的正整数 nn 只有 2626 和 5252。

4. 得出最终计数结论

因此,不超过 100100 的正整数中,满足条件的合数 nn 共有 22 个。

答案

满足条件且本身是合数的 nn 共有 22 个(分别为 2626 和 5252)。

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