Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип Д19 C7 № 659594
i

На­ту­раль­ное число n боль­ше 1 на­зы­ва­ет­ся сво­бод­ным от квад­ра­тов, если оно не де­лит­ся ни на один квад­рат на­ту­раль­но­го числа, кроме 1. Со­ста­вим две по­сле­до­ва­тель­но­сти на­ту­раль­ных чисел: {an} и {bn}, где an наи­боль­ший де­ли­тель числа n, яв­ля­ю­щий­ся точ­ным квад­ра­том на­ту­раль­но­го числа, bn  — наи­боль­ший сво­бод­ный от квад­ра­тов де­ли­тель числа n. Обо­зна­чим через t(n) ко­ли­че­ство де­ли­те­лей числа n.

а)  Может ли вы­пол­нять­ся ра­вен­ство t левая круг­лая скоб­ка n пра­вая круг­лая скоб­ка = t левая круг­лая скоб­ка a_n пра­вая круг­лая скоб­ка плюс t левая круг­лая скоб­ка b_n пра­вая круг­лая скоб­ка ?

б)  Сколь­ко на­ту­раль­ных чисел n мень­ше или равно 100 удо­вле­тво­ря­ют ра­вен­ству t левая круг­лая скоб­ка n пра­вая круг­лая скоб­ка = t левая круг­лая скоб­ка a_n пра­вая круг­лая скоб­ка плюс 1?

в)  Какие на­ту­раль­ные числа удо­вле­тво­ря­ют ра­вен­ству a_n умно­жить на b_n=n? Какое наи­боль­шее на­ту­раль­ное число n мень­ше или равно 1000 удо­вле­тво­ря­ет не­ра­вен­ству a_n умно­жить на b_n боль­ше n ?

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

За­ме­тим, что если число n раз­ло­же­но на про­стые мно­жи­те­ли p_1 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k_1 пра­вая круг­лая скоб­ка p в квад­ра­те в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k_2 пра­вая круг­лая скоб­ка \ldots p_s в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k_s пра­вая круг­лая скоб­ка , то наи­боль­ший сво­бод­ный от квад­ра­тов его де­ли­тель это p_1 p_2 \ldots p_s, а наи­боль­ший де­ли­тель-⁠квад­рат это число p_1 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка t_1 пра­вая круг­лая скоб­ка p в квад­ра­те в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка t_2 пра­вая круг­лая скоб­ка \ldots p_s в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка t_s пра­вая круг­лая скоб­ка , где t_i = k_i при чет­ном ki и t_i = k_i минус 1 при не­чет­ном ki. Кроме того от­ме­тим, что ко­ли­че­ство де­ли­те­лей числа p_1 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k_1 пра­вая круг­лая скоб­ка p в квад­ра­те в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k_2 пра­вая круг­лая скоб­ка \ldots p_s в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k_s пра­вая круг­лая скоб­ка равно

 левая круг­лая скоб­ка k_1 плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка k_2 плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка \ldots левая круг­лая скоб­ка k_s плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка .

а)  Если a_n = 1, то n = b_n, и ра­вен­ство t левая круг­лая скоб­ка n пра­вая круг­лая скоб­ка = t левая круг­лая скоб­ка 1 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс t левая круг­лая скоб­ка b_n пра­вая круг­лая скоб­ка не­вер­но. Если a_n =n, то

t левая круг­лая скоб­ка a_n пра­вая круг­лая скоб­ка плюс t левая круг­лая скоб­ка b_n пра­вая круг­лая скоб­ка боль­ше t левая круг­лая скоб­ка a_n пра­вая круг­лая скоб­ка = t левая круг­лая скоб­ка n пра­вая круг­лая скоб­ка

и ра­вен­ство опять не­вер­но. Если же  n боль­ше a_n боль­ше 1, то число n не яв­ля­ет­ся квад­ра­том.

За­ме­тим, что t(x) не­чет­но тогда и толь­ко тогда, когда x  — точ­ный квад­рат, так как все де­ли­те­ли числа раз­би­ва­ют­ся на пары, да­ю­щие в про­из­ве­де­нии само число. Если ко­ли­че­ство де­ли­те­лей не­чет­но, один де­ли­те­лей об­ра­зу­ет пару сам с собой  — его квад­ра­том число и яв­ля­ет­ся. Если же число де­ли­те­лей четно, то та­ко­го де­ли­те­ля нет и число  — не квад­рат. Зна­чит, t(n) и t(bn) четны, а t(an) не­чет­но, по­это­му ра­вен­ство t левая круг­лая скоб­ка n пра­вая круг­лая скоб­ка = t левая круг­лая скоб­ка a_n пра­вая круг­лая скоб­ка плюс t левая круг­лая скоб­ка b_n пра­вая круг­лая скоб­ка не­воз­мож­но и в этом слу­чае.

б)  Ясно, что если n = a_n, то ра­вен­ство не вы­пол­ня­ет­ся. Если же a_n мень­ше n, то за­пи­шем n в виде n = a_n умно­жить на x. Если x имеет как ми­ни­мум два де­ли­те­ля p боль­ше 1 и q боль­ше 1, то an p и an q  — два де­ли­те­ля n, не яв­ля­ю­щи­е­ся де­ли­те­ля­ми an и t левая круг­лая скоб­ка n пра­вая круг­лая скоб­ка боль­ше или равно t левая круг­лая скоб­ка a_n пра­вая круг­лая скоб­ка плюс 2. Зна­чит, x  — про­стое число.

Далее, если в раз­ло­же­нии an на мно­жи­те­ли есть какое-⁠то про­стое число p не равно x, то n крат­но n и  дробь: чис­ли­тель: n, зна­ме­на­тель: p конец дроби , при этом an им не крат­но, по­сколь­ку a_n мень­ше n и

 дробь: чис­ли­тель: a_n, зна­ме­на­тель: дробь: чис­ли­тель: n, зна­ме­на­тель: p конец дроби конец дроби = дробь: чис­ли­тель: a_n p, зна­ме­на­тель: n конец дроби = дробь: чис­ли­тель: a_n px, зна­ме­на­тель: nx конец дроби = дробь: чис­ли­тель: p, зна­ме­на­тель: x конец дроби ,

а это число не­це­лое.

Итак, в раз­ло­же­ние an может вхо­дить толь­ко про­стой мно­жи­тель x в чет­ной сте­пе­ни, а в раз­ло­же­ние n  — он же в не­чет­ной. Под­хо­дят про­стые числа (их 25: 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 31, 37, 41, 43, 47, 53, 59, 61, 67, 71, 73, 79, 83, 89, 97), кубы про­стых чисел 2 в кубе = 8 и 3 в кубе = 27 и число 25. Осталь­ные не­чет­ные сте­пе­ни про­стых числе боль­ше 100.

в)  Как сле­ду­ет из за­ме­ча­ния перед ре­ше­ни­ем, для ра­вен­ства a_n умно­жить на b_n = n не­об­хо­ди­мо и до­ста­точ­но, чтобы все про­стые мно­жи­те­ли вхо­ди­ли в n в не­чет­ной сте­пе­ни. Это так для

1000 = 2 в кубе умно­жить на 5 в кубе ,

 999 = 3 в кубе умно­жить на 37,

 998=2 умно­жить на 499,

и числа 997 (про­стое), но не так для числа 996 = 2 в квад­ра­те умно­жить на 3 умно­жить на 83. Для него a_996=2 в квад­ра­те =4 и b_n = 2 умно­жить на 3 умно­жить на 83, по­это­му a_n b_n = 2n боль­ше n.

 

Ответ: а)  нет; б)  28; в)  996.

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния вы­пол­не­ния за­да­нияБаллы
Обос­но­ван­но по­лу­че­ны вер­ные от­ве­ты в пунк­тах а), б) и в).4
Обос­но­ван­но по­лу­чен вер­ный ответ в пунк­те в) и обос­но­ван­но по­лу­чен вер­ный ответ в пунк­те а) или б).3
Обос­но­ван­но по­лу­че­ны вер­ные от­ве­ты в пунк­тах а) и б)

ИЛИ

обос­но­ван­но по­лу­чен вер­ный ответ в пунк­те в)

2
Обос­но­ван­но по­лу­чен вер­ный ответ в пунк­те а) или б).1
Ре­ше­ние не со­от­вет­ству­ет ни од­но­му из кри­те­ри­ев, пе­ре­чис­лен­ных выше.0
Мак­си­маль­ный балл4
Источник: А. Ларин. Тре­ни­ро­воч­ный ва­ри­ант № 466