Делимость и делители (множители) → .02 Разложение на множители, основная теорема арифметики
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Сколькими способами можно представить число в виде произведения двух натуральных чисел
и
где
делится на
Источники:
Заметим, что делитель числа не может иметь простые множители кроме 2 и 3, так как само
имеет только эти простые числа в своем
каноническом разложении. Отсюда любой делитель
имеет вид
где
и
Тогда так же имеет вид
с аналогичными условиями на
и
Отсюда
Рассмотрим отношение чисел и
Получившееся число является целым, так как делится на
по условию. Это значит, что
и
то есть
и
Таким образом, у нас есть способ выбрать число
на каждый из которых есть
способ
выбрать число
откуда количество способов выбрать пару
и
равно
При этом каждая такая пара задаёт
разложение числа
на множители
и
где
делится на
поэтому
и будет ответом.
50451
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Можно ли вычеркнуть из произведения один из факториалов так, чтобы произведение оставшихся было квадратом целого
числа?
Отсюда видно, что, вычеркнув мы получим квадрат числа
Да, можно
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Дано различное натуральное число, меньшее
Известно, что среди любых трех из них есть два, дающих в произведении точный
квадрат. Докажите, что среди этих чисел есть точный квадрат.
Предположим, что среди этих чисел нет точного квадрата. Обозначим через все простые числа, меньшие
Заметим, что по
условию каждое выписанных чисел раскладывается в произведение
в некоторых степенях. Каждое из наших простых чисел
входит в одно выписанное число в четной или нечетной степени. Сопоставим каждому выписанному числу последовательность из
и
длины
Число на
- ой позиции будет равно
если
в ходит в выписанное число в нечетной степени и
в
противном случае (на самом деле это и есть бесквадратная часть, про которую мы говорили в теории). Предположим, что среди
последовательностей выписанных чисел есть три различные. Тогда для трех соответствующих этим последовательностям чисел не
выполнено условие (два числа в произведении могут давать точный квадрат, только если четности вхождения каждого
- ого
одинаковые).
То есть мы показали, что различных последовательностей может быть не больше Обозначим эти последовательности через
и
Обозначим через
Очевидно что
Считаем. что
тогда
так
как при
мы получим, что числа являются квадратами, а мы предположили, что их нет. Каждое из выписанных чисел дает
точный квадрат либо при делении на
либо при делении на
Причем для чисел, которым соответствуют одинаковые
последовательности, эти квадраты должны быть различными. Рассмотрим наибольшее выписанное число, которому соответствует
последовательность
-шек. Оно равно
для некоторого натурального
откуда
то есть
Но тогда количество
выписанных чисел, которым соответствует первая последовательность, не превосходит
Аналогично поступаем со второй
последовательностью. Опять рассматривает наибольшее число
откуда
то есть
откуда таких
чисел не больше
То есть всего чисел не больше, чем
Получили противоречие с количеством данных
чисел.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Про натуральные числа известно, что
делится на
делится на
, а
делится на
. Найдите наименьшее возможное
значение их произведения
.
Но раз квадрат делится на 2 и на 3, то и само
делится на 2 и на 3. Тогда
, значит,
Но раз квадрат делится на 2 и на 5, то и само
делится на 2 и на 5. Тогда
, значит,
Но раз квадрат делится на 3 и на 5, то и само
делится на 3 и на 5. Тогда
, значит,
В итоге причём при
,
,
достигается равенство.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
В произведении разрешается приписать некоторым сомножителям восклицательный знак (при этом сомножитель
заменяется на
). При каких
в результате можно получить точный квадрат?
Первое решение.
Операция постановки восклицательного знака, применённая к числу даёт возможность добавить в произведение множители от
до
включительно.
Заметим, что если число простое, то как бы мы ни расставляли восклицательные знаки, в произведении всё равно останется простой
множитель
в первой степени, так что получить квадрат не удастся.
При составном будем действовать следующим образом. Разложим произведение
в виде произведения
степеней простых и посмотрим, какие простые числа входят в нечётных степенях. Если таких чисел нет, то перед нами уже
квадрат. Иначе обозначим наибольшее из этих простых за
Поставим восклицательный знак после числа
Так мы
добавили в произведение все числа от
до
так что степень простого числа
увеличилась на
и стала чётной.
Кроме того, степени вхождения простых чисел, больших
не изменились. Для нового произведения сделаем ту же
операцию, то есть пересчитаем степени вхождения простых чисел и упорядочим те простые, что входят в нечётных степенях, в
порядке убывания, и снова “исправим” наибольшее. Такими операциями мы в итоге придём к числу, являющимся точным
квадратом.
Второе решение.
Предположим, что простое. Тогда степень вхождения
в произведение будет равна
(как бы мы ни приписывали
восклицательные знаки). Тогда число не является точным квадратом. Предположим, что
Тогда можно приписать факториал после
В итоге останется
— точный квадрат.
Теперь предположим, что где
и
Не нарушая общности,
Рассмотрим два случая.
Если то припишем факториал к
и
(эти три числа различны). Останется
Если же то припишем факториал к
(все эти числа различны). Получится
что также является точным квадратом.
при составных
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Через терминал оплаты на мобильный телефон можно перевести деньги, при этом взимается комиссия — натуральное число процентов. Федя
положил целое количество рублей на мобильный телефон, и его счёт пополнился на рублей. Сколько денег положил на счёт Федя, если
известно, что комиссия менее
?
Пусть Федя положил рублей на свой телефон и комиссия составила натуральное число
процентов. Тогда от его суммы
вычитается
рублей. Получается
рублей, где
Итак,
По основной теореме арифметике из сократимости дроби следует, что это произведение каких-то множителей из числителя.
Простым перебором можно убедиться, что в заданный интервал
попадает только произведение
Так что
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Докажите, что произведение трех последовательных натуральных чисел не может быть степенью (выше первой) натурального числа.
Предположим противное. Пусть последовательные числа имеют вид (
). Их произведение равно
Заметим, что числа
и
взаимно просты. Следовательно, если их произведение равно
где
, то
Таким образом,
Нетрудно видеть, что
делится на
а значит это число делит единицу. То есть
Подставим
вместо
в уравнение и получим
Ясно, что для натурального и
справедливо неравенство
поскольку оно сводится к
неравенству
которое очевидно верное. Таким образом,
при
Если же
то
откуда
но тогда число
не натуральное, пришли к противоречию.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Существует ли такой набор натуральных чисел, что сумма кубов всех чисел равна 20212021, а произведение всех чисел равно 20222022 (числа могут повторяться)?
Источники:
Разложим число 20222022 на простые множители: . Предположим, что такой набор существует. Тогда легко
видеть, что сумма кубов не меньше, чем
— противоречие.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Докажите, что у чисел вида бесконечно много простых делителей.
Предположим, противное, тогда существует конечное множество простых делителей чисел вида
Заметим, что число
не кратно
для всеx
следовательно кратно некоторому простому числу
которое не принадлежит
—
противоречие.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
На гранях куба записали натуральные числа. Затем в каждую вершину записали произведение чисел на трёх прилегающих к ней гранях.
Сумма чисел в вершинах равна . Чему равна сумма чисел на гранях?
Пусть на противоположных гранях были числа и
,
и
,
и
. Тогда заметим, что произведение любых трёх разных букв
будет написано в одной из вершин ровно по одному разу, то есть сумма в вершинах равна
.
Каждая сумма натуральных чисел не меньше
, а произведение раскладывается в произведение трёх чисел, больших единицы,
единственным способом. Значит, одна из сумм
равна
, другая
и третья
, поэтому
.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Несколько натуральных чисел перемножили, и получилось Что это были за числа, если самое большое из них вдвое больше самого
маленького?
Разложим на множители наше число
Пусть наши числа это Тогда
и
Если
то
и тогда
Аналогично,
не делится на
Значит
это степень
- 1.
-
Пусть
тогда
и ни одно из чисел не делится на
- 2.
-
Пусть
тогда
и ни одно из чисел не делится на
- 3.
-
Пусть
тогда
Тогда одно из чисел должно делится на
между
и
такое одно —
так же одно из чисел должно делится на
между
и
такое одно —
Таким образом среди чисел должно быть числа
Их произведение равно
значит у нас всего
числа
- 4.
-
Пусть
тогда
и ни одно из чисел не делится на
но тогда
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите наименьшее натуральное число, половина которого — точный куб, а треть — точный квадрат.
Наше число точно должно делится на и на
Пусть
входит в наше число в степени
а
в степени
Если число является
квадратом, то все простые входят в него в четной степени, то есть
Если число является кубом, то все простые входят в него
в степени, кратной
то есть
Таким образом, из условия, что следует, что
и
подходит под оба условия на
из условия, что
следует, что либо
что не подходит, так как
либо
и
подходит под оба условия на
Итого, наше число точно
Заметим, что число уже подходит под условие.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
На сколько нулей заканчивается число
Посчитаем, в какой степени пятёрка входит в число
Посчитаем, в какой степени двойка входит в
Значит, заканчивается на
нуля.
Замечание.Такие формулы для поиска степени вхождения получаются последовательным подсчётом количества чисел, кратных
(
— простое), которые не превышают
тогда степень
будет посчитана
раз, что равно степени, которая ей добавляется в
произведение.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Можно ли расставить по кругу различных натуральных числа так, чтобы для любых двух соседних чисел отношение большего из них к
меньшему было простым числом?
Первое решение.
Предположим, что это возможно. Тогда давайте для каждого числа стоящего по кругу, напишем рядом число
Оставим теперь только новые числа. Раз для любых двух изначальных соседних чисел отношение большего из них к
меньшему было простым числом, то теперь для новых чисел верно, что любые два соседних числа отличаются на
Такого не может быть,
так как числа стоят по кругу и их нечетное число.
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Второе решение.
Рассмотрим произвольное число из круга. "Пройдём"по всем числам в одну сторону по кругу. При переходе к соседнему числу нужно
умножить или разделить на простое число. Через
шага мы должны прийти к изначальному числу
Но так как мы умножали и
делили
раза, то получить тот же результат не удастся: каждому умножению на простое число должно соответствовать последующее
когда-то деление на то же число.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
а) Существуют ли пять натуральных чисел таких, что ни одно из них не делится на другое, но квадрат любого числа делится на каждое из остальных?
б) Существуют ли пять натуральных чисел таких, что ни одно из них не делится на другое, но квадрат любого числа делится на произведение остальных?
а) Да, существуют. Рассмотрим числа ,
,
,
,
. Для любых пяти попарно
различных простых чисел
этот набор соответствует условию пункта (а).
Замечание. Другой пример:
б) Предположим, что существуют такие натуральные числа . Тогда из
,
,
,
,
немедленно следует
. Но тогда
и
, а в таком случае единственно
возможная ситуация:
. Но это противоречит предположению, что ни одно из чисел не делится на
другое.
а) да
б) нет
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Является ли число квадратом натурального числа?
Первое решение.
С одной стороны, это число оканчивается на цифру , то есть делится на
. С другой, число дает при делении на
такой же
остаток, что и число, образованное последними двумя цифрами. В нашем случае число, образованное последними двумя цифрами, — это
. Оно не делится на
, значит, и исходное число не делится на
. Итак, число делится на
, но не делится на
.
Заметим, что если число квадрат, то простые числа входят в него в четной степени. Значит, если квадрат делится на 5, то делится и на
25. Но перед нами число, которое делится на и не делится на
. Значит, оно не квадрат.
Второе решение.
Это число даёт остаток при делении на
, однако квадраты могут быть сравнимыми только с
по модулю
, значит,
искомое число не квадрат.
нет
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Существует ли натуральное число, которое при умножении на станет квадратом, при умножении на
— кубом, а при умножении на
— пятой степенью?
Рассмотрим число Легко видеть, что оно нам подходит. Придумать пример можно примерно так. Рассмотрим степень
вхождения
в наше число. Она должна быть нечетным числом (после прибавления единицы станет чётным), делящемся на
и на
(умножение на
и
степень двойки не меняют). Например, нам подходит
Проделав аналогичные действия для
и
получим
пример.
да
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Какое наибольшее количество различных натуральных чисел, не превосходящих , можно выбрать так, чтобы произведение любых
двух выбранных чисел было точным квадратом?
Рассмотрим выбранные числа и поделим каждое на наибольший точный квадрат, на который оно делится. Поскольку мы делим на квадрат,
то любое произведение останется квадратом. Однако простые множители входят в каждое число не больше, чем в первой степени. Если
для каких-то двух чисел этот набор простых оказался разным, то хотя бы одно в произведении будет в нечётной степени
и произведение не будет квадратом. Потому все полученные числа совпадают и равны некоторому . Каждое число
из первоначального набора получается умножением
на какой-то квадрат. Если
, то чисел не более
(они
будут равны
), поскольку
. Если же
, то
, то есть чисел меньше
.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Разложите число на два натуральных множителя всеми возможными способами.
Сначала разложим число на простые множители:
. Итак, у этого числа
различных простых
множителя. Значит, когда мы раскладываем число на два натуральных множителя, возможны два варианта: либо в одном числе
оказываются
простым сомножителя, в другом
, либо в одном числе оказываются
простых сомножителя, в другом
.
В первом случае мы получаем только разложение . Во втором случае одно из чисел простое, и у нас есть
разложения:
,
,
.