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原題
假如題意為真,若A、B、C、D有大於一之公因數(令其為T)
則A=Ta,B=Tb,C=Tc,D=Td
LCM(A,B,C,D)=A+B+C+D=Ta+Tb+Tc+Td=T(a+b+c+d)
LCM(A,B,C,D)=LCM(Ta,Tb,Tc,Td)=T*LCM(a,b,c,d)
故LCM(a,b,c,d)=T(a+b+c+d)
則A=Ta,B=Tb,C=Tc,D=Td
LCM(A,B,C,D)=A+B+C+D=Ta+Tb+Tc+Td=T(a+b+c+d)
LCM(A,B,C,D)=LCM(Ta,Tb,Tc,Td)=T*LCM(a,b,c,d)
故LCM(a,b,c,d)=T(a+b+c+d)
因此,不失一般性,可令A<=B<=C<=D,且其最大公因數為一
以下僅需證明LCM(A,B,C,D)=A+B+C+D時,A、B、C、D不可能同時不被3或5整除
故可令LCM(A,B,C,D)=A+B+C+D=KD(K為2或3或4),
且假設存在一組解使得四數皆不被3或5整除
當K=4,LCM(A,B,C,D)=A+B+C+D=4D,
由A+B+C+D=4D,可知A=B=C=D,
但此時LCM值應為D,與假設不合
由A+B+C+D=4D,可知A=B=C=D,
但此時LCM值應為D,與假設不合
當K=3,LCM(A,B,C,D)=A+B+C+D=3D,
可知此時四數必有一數可被3整除,題意為真
可知此時四數必有一數可被3整除,題意為真
故只需考慮K為2時是否假設成立即可,此時A+B+C+D=2D,即A+B+C=D
即LCM(A,B,C,D)=A+B+C+D=A+B+C+(A+B+C)=2A+2B+2C=MC(M為3或4或5或6)
當M=3、5、6時,可知此時四數必有一數可被3或5整除,題意為真
故只需考慮M為4時是否題意成立即可,此時A+B+C=D,且2A+2B+2C=4C,即A+B=C
即LCM(A,B,C,D)=A+B+C+D=A+B+(A+B)+〔A+B+(A+B)〕=4A+4B=HB(H為5或6或7或8)
即LCM(A,B,C,D)=A+B+C+D=A+B+(A+B)+〔A+B+(A+B)〕=4A+4B=HB(H為5或6或7或8)
當H=5、6、8時,可知此時四數必有一數可被3或5整除,題意為真
故只需考慮H為7時是否題意成立即可,此時A+B+C=D,且A+B=C,且4A+4B=7B,即4A=3B
若4A=3B,則A必可被3整除,與假設不合,故當LCM(A,B,C,D)=A+B+C+D時,並無法找到任何一組解,使得四數皆不被3或5整除,故原假設失真,即題意為真
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