P15414 [CCC 2019 S2] Pretty Average Primes 优雅平均质数
题目描述
对于若干给定的正整数 $N$,其中 $N > 3$,请找出两个素数 $A$ 和 $B$,使得 $N$ 是 $A$ 与 $B$ 的平均值(算术平均数)。也就是说:
$$
N = \frac{A + B}{2}
$$
回顾:素数是一个整数 $P > 1$,且仅能被 $1$ 和 $P$ 整除。例如,$2, 3, 5, 7, 11$ 是最前面的几个素数,而 $4, 6, 8, 9$ 都不是素数。
输入格式
第一行输入一个整数 $T$($1 \le T \le 1000$),表示测试用例的数量。
接下来 $T$ 行,每行包含一个整数 $N_i$($4 \le N_i \le 1,000,000$,$1 \le i \le T$)。
在 $15$ 分中,有 $6$ 分对应的数据满足所有 $N_i < 1,000$。
输出格式
输出共 $T$ 行。第 $i$ 行包含两个整数 $A_i$ 和 $B_i$,中间用一个空格分隔。
必须满足:
$$
N_i = \frac{A_i + B_i}{2}
$$
且 $A_i$ 与 $B_i$ 都是素数。
若某个 $N_i$ 存在多组可能的 $A_i, B_i$,输出任意一组即可。输出时 $A_i$ 与 $B_i$ 的顺序无关。
题目保证:对于每个 $N_i$,至少存在一组满足条件的解。
说明/提示
### 样例输出说明
注意到:
$$
8 = \frac{3 + 13}{2}
$$
$$
4 = \frac{5 + 3}{2}
$$
$$
7 = \frac{7 + 7}{2}
$$
$$
21 = \frac{13 + 29}{2}
$$
同样也可以写成:
$$
8 = \frac{5 + 11}{2}
$$
$$
21 = \frac{5 + 37}{2} = \frac{11 + 31}{2} = \frac{19 + 23}{2}
$$
$$
7 = \frac{3 + 11}{2}
$$
因此,上述任意一组都可以作为输出。
对于 $4$,除了 $3$ 和 $5$ 之外,不存在其他素数对能够使其平均值为 $4$。
### 注释
你可能听说过哥德巴赫猜想(Goldbach’s Conjecture):任何大于 $2$ 的偶整数都可以表示为两个素数之和。至今尚无已知证明。如果你想出名,可以在完成 CCC 之后去证明它。
本题可以用于验证该猜想,因为每个偶整数都可以写成:
$$
2N
$$
而你的任务是找到两个素数 $A$ 和 $B$,使得:
$$
2N = A + B
$$
翻译来源:GPT 5.2。