Тема Межвед (на базе ведомственных образовательных организаций)
Теория чисел на Межведе
Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела межвед (на базе ведомственных образовательных организаций)
Решаем задачи

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#88063

Пусть A = 11111  . Найдите остаток от деления числа

          2024           2023
(2023⋅A − 1)  +(2024⋅A+ 1)

на число 123454321.  Ответ обоснуйте.

Показать ответ и решение

Вычислим A2 :

 2      2
A  =11111 =123454321

То есть нужно найти остаток по модулю A2.  Рассмотрим первое слагаемое.

(2023⋅A − 1)2024 = (2023⋅A− 1)⋅(2023⋅A− 1)⋅...⋅(2023 ⋅A − 1)
               ◟--------------2◝0◜24--------------◞

Раскрывая скобки, как минимум два раза выберется A  из скобок, что дает 0  в сравнении по модулю A2.  Это верно, кроме случаев, когда были выбраны все единицы или когда было выбрано одно A  из всех скобок. Тогда, используя бином Ньютона, получаем, что первое слагаемое сравнимо с

(2023 ⋅A − 1)2024 ≡ −2023A ⋅2024+ 1
             A2

Аналогично получаем, что второе слагаемое сравнимо с

          2023
(2024 ⋅A + 1)   A≡2 2024⋅A ⋅2023+ 1

Тогда получаем

(2023⋅A − 1)2024+ (2024⋅A+ 1)2023 ≡2 −2023A⋅2024 +1+ 2024 ⋅A ⋅2023+ 1= 2
                            A

Следовательно, остаток равен 2.

Ответ: 2

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 2#88062

На какое самое большое натуральное число будет гарантированно делиться произведение любых шести подряд идущих натуральных чисел?

Ответ обоснуйте.

Показать ответ и решение

Поскольку произведение первых 6 натуральных чисел равно 6!= 720,  то искомое число не больше 720.

Осталось доказать, что произведение любых подряд идущих 6 натуральных чисел n+ 1,n +2,...,n+ 6  делится на 720  . Поделим:

(n +1)(n +2)...(n+ 6)  (n +6)!   6
--------6!--------= -6!n!--= Cn+6

и получим натуральное число способов выбрать шестёрку из n+ 6  элементов. Действительно, делится.

Ответ: 720

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 3#68099

Обозначим

a= 3481,b= 4120,N = 26029

Известно, что остаток от деления числа b2  на N  равен a.  Найдите разложение числа N  на простые множители.

Источники: Межвед-2023, 11.7 (см. www.academy.fsb.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Каким-то образом у нас в условии есть утверждение про квадрат, а числа у нас какие-то странные…быть может, поискать какие-то свойства у них?

Подсказка 2

Число а - квадрат! Тогда мы можем записать условие на остаток от деления на N и выполнить некоторые преобразования, чтобы понять, какие числа имеют с N общие делители.

Подсказка 3

Оказывается, (b-59)(b+59) делится на N! Тогда хотя бы одна из этих скобок имеет с N общие множители, а, значит, мы можем найти их НОД с N) Как это сделать?

Подсказка 4

По алгоритму Евклида находим НОД((b-59), N), остаётся лишь понять, а на что ещё делится N?)

Показать ответ и решение

Первое решение.

Заметим, что 26029= 131⋅199.  Далее проверкой до целой части от соответствующего арифметического корня проверяем оба множителя на простоту. Разложение получено.

Второе решение.

Заметим, что      2
a= 59.  Тогда

b2 ≡N 592

(b− 59)(b+ 59)≡N 0.

Следовательно, пары чисел (b− 59) и N  или (b+ 59) и N  имеют общие делители, отличные от 1. Найдём наибольший общий делитель чисел (b+59) и N  по алгоритму Евклида:

26069= 6⋅4179+ 995

4179= 4⋅995 +199

995= 5⋅199

Следовательно,НОД((b+59),N )=199  – простое число. Остаётся разделить N  на 199.

Ответ:

 131⋅199

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 4#68094

Решите уравнение в целых числах

   x+y   x   y
12 ⋅3   = 3 + 3

Источники: Межвед-2023, 11.2 (см. www.academy.fsb.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Пусть y неотрицательный. Давайте тогда попробуем сначала перенести одно из слагаемых с правой части влево и вынести за скобку общий множитель. Что тогда хочется ещё сделать? Что мы можем оценить из нашего предположения для y?

Подсказка 2

Верно, давайте сократим на 3^x и посмотрим на левую часть. Она целая, если y неотрицателен, и причём не делится на 3. Тогда что можно сказать о правой части и с чем возникает противоречие?

Подсказка 3

Да, правая тоже будет целым числом, но тогда она будет степенью тройки. Но такого быть не может! Отлично, то есть y не больше чем -1, а в силу симметрии x тоже. Давайте теперь вернёмся к исходному уравнению. Что, возможно, вам хотелось сразу сделать, но потом вы ни к чему не пришли? Как можно избавиться от степени тройки с одной стороны уравнения?

Подсказка 4

Точно, давайте теперь сократим на 3^(x+y). Тогда справа у нас останется сумма степеней троек, а слева число. Причём степени у нас будут положительные из-за ранее сделанных выводов. Осталось только оценить степени и победа!

Показать ответ и решение

Предположим, что y ≥ 0.  Преобразуем уравнение:

 x    y       y
3 (12⋅3 − 1)= 3

    y     y−x
12⋅3 − 1 =3

Тогда, так как y ≥ 0,  то 12⋅3y− 1 ≥11,  число целое и не кратно трем. Значит, 3y−x  тоже целое, но число 12⋅3y− 1≥ 11  не может быть степенью тройки (нулевой быть не может, так как оно больше 1,  а ненулевой - так как оно не кратно 3).  Таким образом, y ≤−1.  В силу симметрии относительно перестановки x,y  получим, что x ≤−1.  Пусть x = −m,y = −n,n,m∈ ℕ.  Тогда:

12⋅3−m−n = 3−m + 3−n

Домножим на 3m+n :

12 =3n +3m

Пусть n ≥ m.  Если m ≥ 2,  то 3n +3m ≥ 9+9 =18> 12.  Значит, m = 1,  тогда n= 2.  Получим что, n= 2,m = 1  или n= 1,m = 2.  Откуда получим ответ.

Ответ:

 (−1,−2),(−2,−1)

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 5#72040

Решите уравнение

 2  2
x + y +1= 6xy,

где x  и y  — натуральные числа.

Источники: Межвед-2022, 11.8 (см. www.academy.fsb.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

У нас есть уравнение второй степени относительно x и y в натуральных числах. В таких случаях бывает полезно рассмотреть его как квадратное относительно одной из переменной. Что мы можем сказать про это уравнение относительно x?

Подсказка 2

Если y- натуральное число, то все коэффициенты этого уравнения целые числа. Тогда, чтобы x был целым, необходимо, чтобы четверть дискриминанта была полным квадратом. Может ли такое быть?

Подсказка 3

D/4=8y²-1. Тогда должно существовать целое t такое, что t²=8y²-1. Какие тогда ограничения, связанные с остатками, накладывается на t?

Подсказка 4

t² должен давать остаток -1 при делении на 8. Но может ли такое быть? Переберите квадраты всех остатков при делении на 8 и убедитесь, что это невозможно!

Показать ответ и решение

Пусть пара натуральных чисел (x ,y )
  0 0  удовлетворяет исходному уравнению

 2   2
x + y +1 =6xy
(1)

Тогда

1.

Положив x0 = y0 =a  и подставив в (1),  получим

2a2+ 1= 6a2

Очевидно, что a ∕∈ ℕ  . Поэтому x0 ⁄= y0  . Без ограничения общности можно считать, что в этой паре x0 >y0  . Будем это записывать как max(x,y )=x .
     0 0   0

2.

По условию, число x0  является корнем многочлена

f(x)=x2− 6y0x +y2+ 1
               0
(2)

По теореме Виета, этот многочлен еще имеет корень x2,  причем

{ x2+ x0 = 6y0
  x2x0 = y20 +1

Отсюда следует, что x2 = 6y0− x0  и x2 ∈ ℕ.  Поэтому уравнение (1)  имеет еще одно решение в натуральных числах (6y0− x0,y0)

Это означает, что для многочлена (2)  справедливы равенства

f(x0)= f(6x0 − y0)= 0

Заметим, что

f(y0)= y20 − 6y20 + y20 + 1< 0

Поэтому число y0  лежит между корнями многочлена (2),  а именно:

x0 >y0 >6y0− x0

Следовательно,

max(6y0− x0,y0)= y0 < max(x0,y0)

Итак, для любого решения (x0,y0)  существует другое решение, у которого максимальный элемент окажется меньше. Таким образом, мы можем строить новые решения, у которых максимальный элемент становится все меньше. Но при этом этот максимальный элемент, постоянно уменьшаясь, остается натуральным числом, что невозможно. Пришли к противоречию. Значит, исходное уравнение (1)  решений в натуральных числах не имеет.

Ответ: решений нет

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 6#72039

Обозначим через a
 n,m  число, полученное записью подряд всех натуральных чисел от n  до m,  здесь n  и m  — натуральные числа, причем n >m ≥ 1.  Так, например, число a4,2 =432,  а число a11,7 =1110987.  Докажите, что среди таких чисел есть число, делящееся на 2022.

Источники: Межвед-2022, 11.7 (см. www.academy.fsb.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Наверное, конкретные m и n мы не предъявим, а нужно как-то построить их. Тогда полезно поискать какие-то свойства таких чисел. Подумайте, что мы можем сказать про разность a(m,1)-a(n,1)...

Подсказка 2

Из определения этих чисел следует, что это будет a(m,n+1)*10ⁿ. Тогда, если a(m,1)-a(n,1) поделится на 1011, то и a(m,n+1)*10ⁿ поделится на 1011. Найдутся ли такие m и n?

Подсказка 3

Найдутся! Действительно, если чисел a(k,1) бесконечно много, то существуют два числа a(m,1) и a(n,1) такие, что их остатки при делении на 1011 совпадают. Это значит, что a(m,n+1)*10ⁿ делится на 1011⇒a(m,n+1) делится на 1011. Осталось только придумать что-то с четностью. Когда число a(m,n+1)- четное?

Подсказка 4

Когда n- нечетное! Подумайте, сможем ли мы найти такую пару a(m,1) и a(n,1), где m и n- оба нечетные, и завершите решение!

Показать доказательство

Рассмотрим числа вида a
 n,1  , где n  — нечётное. Так как чисел указанного вида бесконечно много, то среди них найдутся два числа a
 n,1  и ak,1,n> k,  имеющие одинаковые остатки от деления на 2022.  Тогда разность an,1− ak,1  делится нацело на 2022.  При этом                   n−k
an,1 − ak,1 =an,k+1⋅10  и число an,k+1  является чётным. Так как 2022 =2 ⋅1011  и числа 1011  и  n−k
10  взаимно просты, то число an,k+1  делится нацело на 1011,  а следовательно, и на 2022.

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 7#71961

Зафиксируем 10 натуральных чисел n ,n ,...,n
 1 2     10  и обозначим через n  их сумму n= n + ⋅⋅⋅+
    1  n .
 10  Предположим теперь, что на доске в строчку записаны n  чисел a1,...,an,  каждое из которых равно либо 0, либо 1. Эти числа (в том порядке как они записаны) разбивают на 10 групп:

a◟1,..◝.,◜an1◞,a◟n1+1,..◝.◜,an1+n2◞,...,a◟n1+⋅⋅⋅n9◝+◜1,...,an◞
   n1         n2               n10

Группу назовем ненулевой, если в ней содержится хотя бы одна 1. В результате разбиения, в зависимости от того какие числа a,...,a
1     n  были взяты изначально, можно получить то или иное число ненулевых групп. Нас будут интересовать такие наборы a ,...,a ,
 1    n  которые при указанном разбиении дают четное число ненулевых групп. Докажите, что число таких наборов a1,...,an  (где ненулевых групп будет четно) находится формуле:

n−1  1   n       n          n
2   +2 ⋅(2 1 − 2)⋅(2 2 − 2)⋅...⋅(210 − 2)

Источники: Межвед-2022, 11.6 (см. www.academy.fsb.ru)

Показать доказательство

Искомое число наборов посчитаем, суммируя количество наборов с заданным числом k  ненулевых групп:

  • При k= 0  такой набор единственный;
  • При k= 2  их   ∑     ni      nj
1≤i<j≤10(2  − 1)⋅(2  − 1);
  • При k= 4  уже     ∑       ni      nj      nl     ns
1≤i<j<l<s≤10(2 − 1)⋅(2  − 1)⋅(2  − 1)⋅(2 − 1);
  • ...
  • При k= 10  в итоге (2n1 − 1)⋅(2n2 − 1)⋅...⋅(2n10 − 1).

Определим многочлены

σ (x ,...,x  )= 1
0  1    10

σk(x1,...,x10)=    ∑      xi⋅...⋅xi ,1 ≤k ≤10
             1≤i1<⋅⋅⋅<ik≤10 1      k

Как известно из правила раскрытия скобок, такая сумма всевозможных многочленов это сумма по всем наборам и она равна

 ∑
0≤k≤10σk(x1,...,x10)= (x1+1)⋅...⋅(x10+ 1),

Если мы сложим эту сумму с суммой таких же многочленов от отрицательных аргументов, то многочлены с нечётными индексами взаимноуничтожатся:

 ∑   σk(x1,...,x10)+  ∑   σk (−x1,...,−x10) =
0≤k≤10             0≤k≤10

      ∑
= 2       . σk (x1,...,x10)
   0≤k≤10,k..2

Используем полученные результаты:

        ∑        n        n
2N = 2       ..σk (2 1 − 1,...,2 10 − 1)=
     0≤k≤10,k .2

   n1           n10            n1              n10
= (2  − 1+ 1)⋅(...2   − 1+ 1)+(−(2 − 1)+ 1)⋅...⋅((−2  − 1)+ 1)

2N =2n1+...+n10 + (−2n1 + 2)⋅...⋅(−2n10 + 2)

что и требовалось:

N =2n−1+ 1⋅(2n1 − 2)⋅...⋅(2n10 − 2)
         2

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 8#71644

Найдите количество цифр в десятичной записи числа 2100,  если известно, что десятичная запись числа 2200  содержит 61  цифру.

Источники: Межвед-2022, 11.2 (см. www.academy.fsb.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Подумайте, каким образом мы можем оценить количество разрядов в числе через степень десятки.

Подсказка 2

Если 10^n <= a < 10^(n+1), тогда число содержит в себе n+1 разрядов. Тогда для 2^200 можно записать 10^60 <= 2^200 < 10^61. Подумайте, как с помощью этого мы можем получить аналогичное неравенство для 2^100.

Подсказка 3

Возведем 10^60 <= 2^200 < 10^61 в степень 1/2.

Показать ответ и решение

Чтобы понять сколько цифр содержится в записи натурального числа a  , надо найти такое неотрицательное целое число n,  что будет справедливым неравенство  n−1       n
10   ≤a <10 .  Такое число n,  очевидно, единственно. (Например,   2        3
10 ≤ 992<10 ,  поэтому в записи числа 992 три цифры.)

Итак, надо найти такое целое неотрицательное n,  что   n   100    n+1
10 ≤ 2  < 10  .  По условию  60   200    61
10  ≤ 2  < 10 .  Возведя обе части в степень 1
2,  получим   30  100   30+1
10  ≤ 2  < 10  2.  Значит, в десятичной записи числа  100
2  содержится 31 цифра.

Ответ: 31

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 9#46232

Решите уравнение 2x+ 2y = 24t  в целых числах.

Источники: Межвед-2020, отборочный тур, 11.4 (см. rsr-olymp.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1!

Сделаем вот такой хитрый ход - вынесем 2^x за скобку! Тогда слева у нас степень двойки * неччетное число, а справа как бы разложить 24?

Подсказка 2!

В точности, это 3^t*8^3t. Попробуйте из четности установить соответствие между множителями!

Показать ответ и решение

Если x =y,  то

x+1    t
2  = 24

Если t>0,  то правая часть кратна трём, а левая — нет. Значит, t≤ 0.  Если t< 0,  то вновь придём к противоречию 3−t = 23t−(x+1)  : кратное трём число не может быть никакой степенью двойки, в том числе нулевой. Остаётся только вариант t= 0,  в котором есть решение x =− 1= y.

Рассмотрим теперь случай x⁄= y.  Не умаляя общности будем считать x <y.  Тогда можно записать y = x+v,v > 0.  Исходное уравнение запишется в виде

2x⋅(1 +2v)= 24t

Если t<0,  то в равенстве 3−t⋅(1+ 2v)= 23t−x  левая часть делится на 3,  а правая нет. Поэтому может быть только t≥ 0.  Но тогда x >0,  ведь иначе в равенстве 2x ⋅(1+ 2v)=24t  справа стоит натуральное число, а слева деление нечётного натурального числа на степень двойки (то есть в итоге получается дробь, а не натуральное число).

В итоге обе части равенства

2x⋅(1 +2v)= 24t

являются натуральными числами, поэтому по основной теореме арифметики должны быть равными степени вхождения простых множителей, откуда

          v   t
x =3t и 1+2 =3

Очевидные решения (v,t)∈ {(1,1),(3,2)} . Получаем тройки (3,4,1),(6,9,2)  , которые дают 4  решения в силу симметрии x,y  . Пусть теперь v,t> 2  , тогда 2v ≡ 0
   4  , то есть 3t− 1≡ 0
     4  . Отсюда t  чётно. Но если t  кратно двум, то t= 2k,k∈ℕ  и 3t− 1= (3k − 1)(3k+ 1)  . Если k ≥2  , то хотя бы одно из этих чисел не является степенью двойки, что невозможно. Тогда k≤ 1  ⇐⇒   t≤2  , откуда в этом случае решений нет.

Ответ:

 (−1,−1,0),(3,4,1),(4,3,1),(6,9,2),(9,6,2)

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 10#79623

Найдите какие-нибудь целые числа A  и B  , для которых выполняется неравенство:

          √-
0,999< A+ B 2 <1

Источники: Межвед-2019, 11.4 (см. v-olymp.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Обратите внимание, что для целых x и y выражение вида (x + y√2)ⁿ для всех n будет принимать тот же вид, то есть (x + y√2)ⁿ = x₁ + y₁√2, где x₁ и y₁ тоже целые числа.

Подсказка 2

Если найти такие целые x и y, что (x + y√2)ⁿ будет больше нуля, но меньше 0.001 при каком-то n, то 1 - (x + y√2)ⁿ будет в нужном нам по условию диапазоне. Какие x и y могут подойти для этого?

Подсказка 3

При x = -1 и y = 1 мы сможем получить число в промежутке от 0 до 0.001, так как √2 – 1 < 1/2. Тогда какой степени n точно будет достаточно, чтобы (√2 - 1)ⁿ было меньше 0,001?

Подсказка 4

√2 – 1 < 1/2, значит, (√2 - 1)¹⁰ < (1/2)¹⁰ < 1/1024 < 1/1000. Остается найти (√2 - 1)¹⁰ и вычесть данное число из единицы!

Показать ответ и решение

Заметим, что если число вида x+ y√2,  где x,y ∈ℤ,  возвести в целую неотрицательную степень n,  то (по биному Ньютона) вновь получим число такого же вида, т.е.

     √- n       √-
(x+ y 2) = x1+y1 2,

где x1  и y1  опять же целые. Положительное число √2− 1,  очевидно, меньше 1  . Значит, возводя его в достаточно большую степень, можно получить число сколь угодное малое. Найдем такое натуральное n,  что (√2 − 1)n < 0,001.  Поскольку (√2− 1)n < 1-,
          2n  то, очевидно, достаточно взять n = 10,  так как

1-- --1-  --1-
210 <1024 < 1000 = 0,001

Остается возвести √-
 2− 1  в 10− ю степень. Находим:

 √-          √-
( 2− 1)2 = 3− 2 2

 √-   4       √-2        √-
( 2− 1) =(3− 2 2) =17− 12 2

(√2− 1)8 =(17− 12√12)2 = 577 − 408√2

 √-        √-      √-              √-      √-            √-
( 2− 1)10 = ( 2− 1)8⋅( 2− 1)2 =(577− 408 2)⋅(3− 2 2)= 3363 − 2378 2

Таким образом,          √-    10
0,999< 1− ( 2 − 1) <1.  Поэтому можно взять

A= −3362, B = 2378

Замечание. Приведенная в решении оценка довольно грубая. На самом деле, уже  √-   8         √-
( 2− 1)= 577− 408 2 ≈0,000867< 0,001.  Но при этом  √-   7
( 2− 1) ≈0,002 >0,001.

Ответ:

 A = −3362, B = 2378

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 11#88132

Найдите все чётные натуральные числа n  , у которых число делителей (включая 1 и само n  ) равно n
2  . (Например, число 12 имеет 6 делителей: 1,2,3,4,6,12  .)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Подумаем, а что мы вообще знаем о количестве делителей? Быть может, можно его как-то оценить, чтобы ограничить n?

Подсказка 2

Заметим, что делители делятся на пары, в каждой из которых хотя бы одно числа не превосходит sqrt(n). Как тогда оценить количество делителей сверху?

Подсказка 3

Количество делителей н превосходит 2*sqrt(n)! Что тогда можно сказать про n?

Подсказка 4

n не превосходит 16! Осталось лишь понять, какой вид имеет число при разложении на простые и понять, какие степени простых могут в него входить ;) А чему равно количество делителей?

Подсказка 5

Количество делителей равно произведению степеней, в которых простые числа входят в n, увеличенных на единицу!

Показать ответ и решение

Если d  — делитель числа n  , то n
d  — тоже делитель числа n  . Хотя бы одно из этих двух чисел не превосходит √n  . Поэтому число делителей не превосходит  √-
2 n  .

По условию число делителей равно n
2.  Следовательно,     √-
n≤ 4 n  =⇒   n≤ 16.

Разложим число n  на возможные простые множители:

    a  b  c d
n =2 ⋅3 ⋅5 ⋅7 ≤16

Ясно, что тогда a≤ 3,b≤ 1,c≤1,d≤ 1,  но из условия на количество делителей

                      n
(a+ 1)(b+1)(c+ 1)(d+ 1)= 2

следует, что в разложении числа n
2  нет 5 и 7, потому что каждая из четырёх скобок меньше 5. Окончательно получаем

            n   a−1  b
(a +1)(b+ 1)= 2 = 2  ⋅3

При b= 0

a+ 1= 2a−1

несложно понять, что единственным решением является a =3  =⇒   n= 8.

При b= 1

a+1 =2a−2⋅3  =⇒   a≥ 2

единственным решением является a= 2 =⇒   n =12.

Ответ: 8 и 12

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 12#73687

Найдите все четные натуральные числа n,  у которых число делителей (включая 1  и само n  ) равно n.
2  (Например, число 12  имеет    6  делителей: 1,2,3,4,6,12.  )

Показать ответ и решение

Все делители числа n  разбиваются на пары (d,n),d ≤ n .
   d     d  Заметим, что d≤ √n,  поскольку n = d⋅ n≥ d2.
      d  Но тогда понятно, что количество таких пар не превосходит √ -
[ n],  а количество делителей n  — не больше  √-
2[n].  В данном случае нам хватит оценки  √-
2 n.

По условию количество делителей равно n
2.  Следовательно, получим неравенство n   √ -
 2 ≤ 2 n.  Решая его в натуральных числах, получаем, что n ≤16.  Перебирая чётные n,  находим подходящие n= 8  и n= 12.

Ответ:

 8,12

Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!