aa、bb、cc、dd、ee这五个数各不相同,它们两两相乘后的积从小到大排列依次为:3, 6, 15, 18, 20, 50, 60, 100, 120, 300.那么,这五个数中从小到大排列第2个数的平方是___.

完整解法

1. 确定五个数的大小关系及两两乘积的极值对应关系

设这五个数从小到大排列为 a<b<c<d<ea < b < c < d < e。
在 10 个两两乘积中:
最小的两个乘积必定是 abab 和 acac;
最大的两个乘积必定是 cece 和 dede。
根据题目给出的乘积序列 3,6,15,18,20,50,60,100,120,3003, 6, 15, 18, 20, 50, 60, 100, 120, 300,可得:
ab=3,ac=6ab = 3, \quad ac = 6
ce=120,de=300ce = 120, \quad de = 300

2. 用单一变量 $b$ 表示其余四个数

由 acab=63=2\dfrac{ac}{ab} = \dfrac{6}{3} = 2,得 c=2bc = 2b;
由 dece=300120=2.5\dfrac{de}{ce} = \dfrac{300}{120} = 2.5,得 d=2.5c=5bd = 2.5c = 5b。

从而可以将各数统一用 bb 表示:

  • a=3ba = \dfrac{3}{b}
  • b=bb = b
  • c=2bc = 2b
  • d=5bd = 5b
  • e=300d=60be = \dfrac{300}{d} = \dfrac{60}{b}

3. 表示全部 10 个乘积并对照已知数据解出 $b^2$

用 bb 表示全部 10 个两两乘积:

  1. ab=3ab = 3
  2. ac=6ac = 6
  3. ad=3b×5b=15ad = \dfrac{3}{b} \times 5b = 15
  4. be=b×60b=60be = b \times \dfrac{60}{b} = 60
  5. ce=2b×60b=120ce = 2b \times \dfrac{60}{b} = 120
  6. de=5b×60b=300de = 5b \times \dfrac{60}{b} = 300
  7. ae=3b×60b=180b2ae = \dfrac{3}{b} \times \dfrac{60}{b} = \dfrac{180}{b^2}
  8. bc=b×2b=2b2bc = b \times 2b = 2b^2
  9. bd=b×5b=5b2bd = b \times 5b = 5b^2
  10. cd=2b×5b=10b2cd = 2b \times 5b = 10b^2

在已知乘积集合中,除去常数项 {3,6,15,60,120,300}\{3, 6, 15, 60, 120, 300\} 后,剩余的 4 个乘积为 {18,20,50,100}\{18, 20, 50, 100\}。
观察包含 bb 的三个乘积之比:
bc:bd:cd=2b2:5b2:10b2=2:5:10bc : bd : cd = 2b^2 : 5b^2 : 10b^2 = 2 : 5 : 10
在剩余数组 {18,20,50,100}\{18, 20, 50, 100\} 中,恰有 20:50:100=2:5:1020 : 50 : 100 = 2 : 5 : 10。
因此可得:
2b2=20  ⟹  b2=102b^2 = 20 \implies b^2 = 10
代入验证 ae=18010=18ae = \dfrac{180}{10} = 18,刚好填补最后一个数 1818。
从小到大排列第 2 个数为 bb,其平方为 b2=10b^2 = 10。

答案

10

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