Đáp án đúng: A
Phương pháp giải:
Để phân số \(\frac{{{n^2}}}{{60 - n}}\) là một số nguyên tố, thì \(\frac{{{n^2}}}{{60 - n}}\) là số nguyên và chỉ ước là \(1\) và chính nó.
Giải chi tiết:Với mọi \(n \in {\mathbb{Z}^ + }\) ta có: \(\frac{{{n^2}}}{{60 - n}} \in \mathbb{Z} \Leftrightarrow {n^2}\,\, \vdots \,\,60 - n.\)
Mà \(60 - n\,\, \vdots \,\,60 - n \Rightarrow n\left( {60 - n} \right)\,\, \vdots \,\,60 - n\)
\( \Rightarrow 60n - {n^2}\,\, \vdots \,\,\,60 - n\)
Lại có: \({n^2}\,\, \vdots \,\,60 - n\)
\(\begin{array}{l} \Rightarrow 60n - {n^2} + {n^2}\,\, \vdots \,\,60 - n\\ \Rightarrow 60n\,\, \vdots \,\,60 - n\end{array}\)
Có \(60 - n\,\, \vdots \,\,60 - n\)
\(\begin{array}{l} \Rightarrow 60\left( {60 - n} \right)\,\, \vdots \,\,\,60 - n\\ \Rightarrow 3600 - 60n\,\, \vdots \,\,\,60 - n\\ \Rightarrow 60n + 3600 - 60n\,\,\, \vdots \,\,\,60 - n\\ \Rightarrow 3600\,\, \vdots \,\,60 - n\\ \Rightarrow 60 - n \in U\left( {3600} \right).\end{array}\)
Mà \(U\left( {3600} \right) = \left\{ { \pm 1; \pm 2; \pm 3; \pm 4;.....} \right\}\)
Ta có: \(n \in {\mathbb{Z}^ + } \Rightarrow 60 - n \in {\mathbb{Z}^ + } \Rightarrow 0 < 60 - n \le 60\)
Lại có: \(\frac{{{n^2}}}{{60 - n}}\) là số nguyên tố
+) Xét \(\frac{{{n^2}}}{{60 - n}} = 2\) \( \Rightarrow {n^2} = 120 - 2n\)
\(\begin{array}{l} \Rightarrow {n^2} + 2n - 120 = 0\\ \Rightarrow {n^2} + 12n - 10n - 120 = 0\\ \Rightarrow n\left( {n + 12} \right) - 10\left( {n + 12} \right) = 0\\ \Rightarrow \left( {n - 10} \right)\left( {n + 12} \right) = 0\\ \Rightarrow \left[ \begin{array}{l}n - 10 = 0\\n + 12 = 0\end{array} \right. \Rightarrow \left[ \begin{array}{l}n = 10\,\,\,\left( {tm} \right)\\n = - 12\,\,\,\left( {ktm} \right)\end{array} \right.\end{array}\)
Với \(n = 10\) ta có \(\frac{{{n^2}}}{{60 - n}}\) là số nguyên tố.
+) Xét \(\frac{{{n^2}}}{{60 - n}}
e 2 \Rightarrow \frac{{{n^2}}}{{60 - n}}\) là các số nguyên tố lẻ và \( > 2.\)
\( \Rightarrow {n^2},\,\,\,60 - n\) cùng là hai số lẻ hoặc \({n^2}\) chẵn và \(60 - n\) là số lẻ
\( \Rightarrow 60 - n\) là số lẻ.
\(\begin{array}{l} \Rightarrow \frac{{{n^2}}}{{60 - n}} > 2 \Rightarrow {n^2} + 2n - 120 > 0\\ \Rightarrow \left( {n - 10} \right)\left( {n + 12} \right) > 0\\ \Rightarrow n > 10\\ \Rightarrow 60 - n < 50.\\ \Rightarrow 60 - n \in \left\{ {1;\,\,3;\,\,\,9;\,\,15;\,\,25;\,\,45} \right\}\end{array}\)
Ta có bảng giá trị:
\( \Rightarrow n = 15\) thì \(\frac{{{n^2}}}{{60 - n}}\) là số nguyên tố.
Vậy với \(n \in \left\{ {10;\,\,15} \right\}\) thì \(\frac{{{n^2}}}{{60 - n}}\) là số nguyên tố.
Chọn A.
