Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела бельчонок
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#69403

Решите уравнение

 2a   a     k ℓ
3  + 3 +2 =2 7

в целых неотрицательных числах.

Источники: Бельчонок-2023, 11.5 (см. dovuz.sfu-kras.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Левая часть должна делиться на 7, а еще видно связь между 3^2a и 3^a, что тогда хочется сделать?

Подсказка 2

Хочется заменить 3^a на t и записать табличку остатков на t^2 + t + 2 по модулю 7^l. Тогда какие выводы мы сможем сделать относительно l?

Подсказка 3

l < 2! Остаётся разобрать 2 случая с l) Начнем с l = 0. У нас появляется уравнение относительно a и k, где одно из решений на "маленьких числах" угадывается. Далее попробуем оценить a и доказать, что при a >= 2 решений нет. Как это сделать?

Подсказка 4

При a >= 2 мы можем оценить k и найти остаток от деления на 3 числа 2^k. Теперь мы знаем, какое k, поэтому можем подставить это в изначальное уравнение. Какое уравнение у нас получается и какой вид будет иметь k?

Подсказка 5

k = 2m + 1, тогда мы приходим к уравнению вида 3^a(3^a + 1) = 2(4^m - 1), значит m делится на 3. Теперь мы можем оценить, на что делится 4^m - 1, тем самым сделав выводы о делителях 3^a + 1. Какие?

Подсказка 5

3^a + 1 делится на 7. Осталось лишь оценить a и прийти к противоречию с помощью сравнений по модулю) осталось лишь рассмотреть случай l = 1, что делается теми же идеями, что и случай l = 0)

Показать ответ и решение

Если ℓ ≥2,  то получим сравнение

 2        (    2)
t +t+ 2≡ 0 mod 7

где t= 3a.  Но это сравнение невозможно ни при каком t  (проверку осуществляем с перебора остатков по модулю 7).  Значит, ℓ∈ {0;1}.

1.

В случае ℓ= 0  имеем уравнение 32a+ 3a+ 2= 2k.  Если a =0,  то k =2.  При a= 1  решений нет. Далее считаем a≥2.  Имеем k≥ 2  и 2k ≡ 2(mod 3),  откуда k =2m +1  для некоторого натурального m.  Из равенства 3a (3a+ 1)=2 (4m − 1)  следует, что m  делится на 3 (иначе правая часть не будет делиться на 9). Тогда 4m− 1  делится на 43− 1=7 ⋅9.  Следовательно, 3a+ 1  делится на 7. Но тогда a≡ 3(mod 6),  так что 3a+ 1≡ 0  (mod 33+1).  Однако 33+ 1≡ 0(mod 4),  что дает противоречие.

2.

Рассмотрим случай ℓ= 1.  При a= 1  из уравнения  2a   a        k
3  +3 + 2= 7⋅2  находим k= 1.  Пусть далее a ≥2  и, как следствие, k≥2.  Имеем  (a−1   ) a        (k−1   )
3 3   − 1 (3 +4)= 142  − 1 .  Отсюда следует, что ( a−1   )  a
 3   − 1 (3 +4)  делится на 7. Это возможно только при условии a ≡1(mod 6).  Но тогда  a−1
3   − 1≡ 0(mod 8),  что приводит к противоречию.

Ответ:

 (a,k,ℓ)∈{(0;2;0),(1;1;1)}

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное обучение
в Школково

Для детей ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Брянской областей, а также школьникам, находящимся в пунктах временного размещения Крыма обучение на платформе бесплатное.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ или олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!