Признаки делимости и равноостаточности
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Сколько существует пятизначных чисел, сумма цифр которых делится на 5?
Будем последовательно выбирать цифры от первого места к последнему.
На первом месте могла оказаться любая цифра, кроме На втором, третьем и четвертом местах могла оказаться любая цифра. Осталось выбрать цифру на последнее место. Для этого рассмотрим, какие могли быть остатки у суммы первых четырех выбранных цифр. Обозначим этот остаток через а последнюю цифру через
- Если то или
- Если то или
- Если то или
- Если то или
- Если то или
Заметим, что для каждого можно выбрать последнюю цифру двумя способами. Это значит, что последнюю цифру нашего числа можно выбрать двумя способами. Тогда количество чисел, сумма цифр которых делится на 5, равно
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Аня и Боря играют в игру. Они по очереди (начинает Аня) выписывают по одной цифре, пока не получится шестизначное число. При этом первая выписанная цифра ненулевая и все выписанные цифры различны. Аня выигрывает, если полученное шестизначное число делится хотя бы на одно из чисел: 2,3 или 5. Если этого не случается, то выигрывает Боря. Кто выигрывает при правильной игре?
Источники:
Подсказка 1
Подумаем, какие цифры и на какой позиции могли бы принести Боре победу? Что нужно сделать Ане, чтобы предотвратить это?
Подсказка 2
Если на третий ход Бори оставить ему числа 0, 2, 4, 5, 6, 8, то он проиграет. Значит, если Боря хочет победить, то в свой последний ход он подставит одно из числе 1, 3, 7, 9. Какие еще вынужденные ходы можно приписать Боре?
Подсказка 3
Заметим, что чисел 1, 3, 7, 9 не так уж и много, значит Боря не должен их «закончить» раньше своего третьего хода. Тогда какие цифры он должен ставить в своих ходы?
Подсказка 4
Выходит, что Боря в свои первый и второй ходы должен ставить цифры из {0, 2, 4, 5, 6, 8}. Тогда какие цифры должна поставить Аня, чтобы Боря не смог победить в конце?
Подсказка 5
Аня своим первым и вторым ходом поставит 3 и 9. Осталось лишь разобрать случаи того, какие именно ходы сделает Боря! Подумайте, а как должна поступить Аня вторым ходом, чтобы застать Борю врасплох?
Подсказка 6
Обратите внимание на остатки чисел при делении на 3!
Пусть - итоговое шестизначное число. Пусть также и . Заметим, что если Боря своим третьим ходом поставит цифру из множества , Аня выиграет, поскольку полученное число будет делиться на 2 . Значит, .
Пусть Аня первым ходом выберет цифру , а вторым ходом - цифру 9. Если Боря на первом или втором ходу выберет цифру из множества , то своим третьим ходом Аня заберет последнюю оставшуюся цифру из множества , и Боря вынужден будет взять свою цифру из , что приведет к его проигрышу. Значит, Боря вынужден взять первые две свои цифры и взяты из множества . Заметим, что Боря вынужден будет на последнем ходе выбрать либо цифру 1 , либо цифру 7 , которые дают одинаковый остаток 1 при делении на 3. Поэтому Ане достаточно подобрать цифру так, чтобы сумма цифр давала бы остаток 2 при делении на 3 . Поскольку и не влияют на остаток этой суммы, все зависит от остатка суммы . Покажем, как действовать Ане в каждом из случаев.
Если делится на 3 , то Аня выберет цифру из набора : поскольку до этого момента эти цифры мог выбирать только Боря, как минимум одна из этих трех цифр останется не выбранной.
Если дает остаток 1 при делении на 3 , Аня выберет цифру . Как мы помним, Боря не мог ее выбрать на первых двух ходах.
Наконец, если дает остаток 2 при делении на 3 , Аня выберет цифру из набора . Боря не мог выбрать обе эти цифры, поскольку тогда , а мы предположили, что дает остаток 2 при делении на 3 .
Таким образом, Аня выиграет.
Аня
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Запись числа заканчивается цифрой 3. Если же последнюю цифру переставить в начало, то получится число, на 27 больше . Найдите , если известно, что оно делится на 99, или докажите, что такого числа не существует.
Источники:
Подсказка 1
Пусть в записи числа A участвуют k+1 цифр. Тогда можно составить уравнение.
Подсказка 2
Пусть x это k значное число. Тогда, изначально A = 10x + 3. Измененное число тоже можно записать через x. Тогда можно получить уравнение на x.
Подсказка 3
Из уравнения мы получили решение. Осталось только проверить, что A делится на 99 = 9*11. Вспоминаем признак делимости на 11, рассматриваем разные случаи для k и добиваем задачу.
Пусть имеет в своей записи цифру, тогда
где — это какое-то -значное число. Значит, после перестановки 3 в начало мы получим число
По условию получаем равенство
Следовательно, можем понять как выглядит
По условию должно делиться на 99, а следовательно оно делиться на 11. Значит, по признаку делимости на 11, знакопеременная сумма цифр числа должна делиться на 11. Но видно из его записи, когда чётно, то знакопеременная сумма равна 3, когда нечётно, то знакопеременная сумма равна 6. Следовательно, на 11 делиться не может.
В итоге делаем вывод, что чисел, подходящих под условия задачи, не существует.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Наудачу взятое целое положительное число возведено в куб. Найти вероятность того, что полученное число оканчивается на . Выписать все двузначные числа, удовлетворяющие условию задачи.
Источники:
Подсказка 1
Как записать условие на языке делимости?
Если кратно , то чётно, то есть , откуда кратно , что равносильно делимости на . В частности, отсюда следует, что кратно , откуда , а значит . Таким образом,
откуда кратно , кратно , то есть .
В итоге . Отсюда понимаем, что при делении на число может давать остатки и . Значит, подходящие двузначные числа — и , а вероятность — .
Вероятность равна , двузначные числа:
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Петя выписал последовательных натуральных чисел в некотором порядке, затем Вася под этими числами тоже выписал натуральных последовательных чисел в некотором порядке. Под каждым число Пети, одно число Васи. Далее Яна перемножила каждое Петино число на число Васи, которое стоит под ним, и получила последовательных натуральных чисел. Докажите, что кто-то из ребят ошибся.
Среди последовательных чисел на делится или Пусть среди Петиных чисел, делящихся на ровно под подписаны Васины числа, делящиеся на Тогда произведений, делящихся на будет не меньше, чем Это сами перемноженных чисел и оставшиеся числа делящиеся на в каждой из строчек. Если у Яны получилось последовательных натуральных чисел, число должно быть не больше откуда хотя бы Но тогда среди Яниных чисел будет хотя бы таких, которые делятся на а чисел, делящихся на среди двухсот последовательных натуральных чисел не больше -ёх. Противоречие.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Можно ли в числе переставить цифры так, чтобы оно делилось на каждую из своих цифр?
Подсказка 1!
1) Итак, среди этих цифр есть цифры, для которых мы знаем признаки делимости! И все они накладывают на число какие-то условия...
Подсказка 2!
2) Ага, найдем среди этих условий те, что выполняются довольно редко, например, признак делимости на 5! Что тогда можно сказать о числе?
Подсказка 3!
3) Да-да, мы знаем, какая у него последняя цифра! И что теперь?
В записи любого числа, получаемого перестановкой цифр, будут цифры и Чтобы число делилось на последняя цифра должна делиться на то есть должна быть равной либо либо При этом чтобы число делилось также и на последняя цифра должна быть четной. Поэтому подходит только цифра Но в данном в условии числе нет цифры поэтому добиться одновременной делимости и на и на нельзя.
Нет, нельзя
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
В десятичной записи натурального числа, состоящей только из цифр 4 и 5, количество цифр 5 нечётно и на 17 больше количества цифр 4. Найдите все возможные остатки от деления этого числа на 9.
Подсказка 1
Нам нужно посмотреть на остаток при делении числа на 9. При этом у нас есть некие условия на его цифры. Тогда что сразу хочется рассмотреть у нашего числа?
Подсказка 2
Верно! Его сумму цифр. Пусть кол-во цифр 5 в числе равно k. Тогда мы знаем и сколько четверок в числе, а значит, и сумму цифр, и её остаток по mod 9.
Воспользуемся тем, что натуральное число даёт такой же остаток при делении на 9 как и у суммы цифр этого числа. Пусть количество цифр 5 в числе равно тогда количество цифр 4 равно и нечётно. Теперь посчитаем сумму цифр этого числа:
Тогда остаток при делении на 9 равен 4.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Является ли число квадратом натурального числа?
Подсказка 1
В подобных задачах часто помогает идея разложения квадрата на простые множители. Можно ли что-нибудь сказать про степени вхождения простых в квадрат?
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
На доске написано число . Каждую секунду к числу на доске прибавляют сумму его цифр и записывают результат вместо предыдущего. Может ли через некоторое время на доске появиться число ?
Подсказка 1
Всегда, когда в задаче возникает сумма цифр, полезно вспомнить про принципы равноостаточности по модулям 3 и 9. Например, рассмотрим модуль 3. Если число не делится на 3, может ли после прибавления к нему его суммы цифр получиться число, кратное 3?
Подсказка 2
Из перебора остатков следует, что это невозможно. Исходное число 1 не делится на 3. А делится ли на 3 число 123456?
Подсказка 3
Конечно, оно кратно 3. Но тогда, прибавляя сумму цифр, мы не могли получить его, ведь исходное число не делится на 3!
Сумма цифр числа даёт такой же остаток при делении на , что и само число. Поэтому если число имеет ненулевой остаток при делении на , то после сложения с суммой его цифр не получится кратное трём число: (mod ).
не делится на . Значит, при выполнении данной операции на доске никогда не появится число , которое делится на .
нет
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Какую наименьшую сумму могут иметь девять последовательных натуральных чисел, если эта сумма оканчивается на ?
Подсказка 1
Сначала стоит как-нибудь обозначить эти девять последовательных чисел, удобно сделать это симметрично, т.е. взять a-4 как первое число, тогда последнее будет a+4. Что можно сказать про сумму этих чисел? Что это означает для десятичной записи этой суммы?
Подсказка 2
Сумма равна 9a, т.е. делится на 9. Но тогда из признака делимости на 9 можно оценить снизу сумму оставшихся цифр. Какое тогда может быть минимальное число?
Подсказка 3
Сумма оставшихся цифр хотя бы 8 ⇒ минимальное число 81234567. Отсюда легко находится a, из которого следует пример подходящих девяти чисел.
Давайте введём симметричные обозначения для девяти последовательных чисел: пусть первое число равно , тогда сумма
Заметим, что делится на , и значит, сумма цифр числа
должна делиться на . Тогда сумма оставшихся цифр хотя бы , и поэтому минимальное число . Для него подходит (досчитывать на олимпиаде необязательно, но нужно пояснить, почему это число целое и почему подходит).
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Сколько натуральных чисел, делящихся на 4 и меньших 1000, не содержат в десятичной записи ни одной из цифр 3, 4, 5, 7 и 9?
Подсказка 1
Натуральные меньше 1000 это от 1 до 999. Понимаем, что использовать мы можем только цифры 01268, причем они повторяются. Что нужно от числа для делимости на 4?
Подсказка 2
Да, две последние цифры - это число, кратное 4. Составим всевозможные 1-значные 2-значные, делящиеся на четверку числа из данных цифр - они уже пойдут в ответ. А используя эти числа, найдем количество подходящих 3-значных?
Нас интересуют только однозначные, двухзначные и трехзначные числа. Давайте сделаем их всех трехзначными, дописав в начале нули. На делимость на влияют только последние цифры, поэтому на первом месте может стоять любая цифра, кроме и . Наше число делится на , поэтому третья цифра должна быть четной. Пусть на втором месте , на третьем . Для у нас есть варианты . Если или , то может быть только . Если или , то может быть равно . Итого для пары и всего вариантов и тогда для всего числа вариантов, но среди этих вариантов есть случай . Он нам не подходит, так как число должно быть натуральным.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
На доске было написано число вида . Петя стёр у этого числа последнюю цифру, полученное число умножил на и к произведению прибавил стёртую цифру. С полученным числом он проделал такую же операцию, и так далее. В конце осталось однозначное число. Чему оно может быть равно?
Пусть в некоторый момент у нас было записано число , где — последняя цифра. Тогда следующее написанное число , то есть остаток от деления числа на не поменялся. Изначально он был равен , но тогда в конце он тоже . Число получиться не могло, поэтому осталась цифра .
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Докажите, что запись числа при натуральном не может состоять из одних троек.
Подсказка 1
Если k>1, то выходит, что 3^k делится на 9. Что тогда можно сказать про цифры этого числа?
Подсказка 2
Да, их сумма делится на 9. Если мы предполагаем, что наше число состоит только из троек, и при этом сумма его цифр делится на 9, то что можно сказать?
Подсказка 3
Верно, что кол-во троек кратно 3. На что тогда еще делится данное число, если состоит из блоков по три тройки?
При число делится на тогда и его сумма цифр делится на Предположим, что десятичная запись состоит из одних троек, тогда количество троек в записи делится на Значит, наше число делится на (каждый “блок” из троек делится на то есть и на поэтому число не является степенью тройки — противоречие.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Натуральное число в раз больше суммы своих цифр. Докажите, что оно имеет хотя бы различных натуральных делителей.
Источники:
Подсказка 1
Если в условии задачи фигурирует сумма цифр и задача на теорию чисел, то по какому модулю нужно посмотреть на что-то в задаче?
Подсказка 2
Да, по модулю 9, используя признак равноостаточности. Но если у нас число и его сумма цифр имеют одинаковый остаток по модулю 9, что можно сказать про их разность?
Подсказка 3
Да, с одной стороны она равна(если сумма цифр равна r), 101r-r=100r, но ведь тогда наше число делится на 9. На что еще делиться наше число , если оно в 101 раз больше суммы цифр? Какой тогда вывод можно сделать про кол-во делителей?
Мы знаем, что натуральное число даёт тот же остаток при делении на что и его сумма цифр. Число дает остаток при делении на то есть делится на откуда и наше число делится на Тогда у него есть делители Предположим, что других делителей нет. Тогда наше число равно но не подходит, поэтому у числа хотя бы различных натуральных делителей.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Можно ли натуральные числа от до расположить в ряд так, чтобы сумма любых четырех из них, стоящих через одно (например, первого, третьего, пятого и седьмого или второго, четвертого, шестого и восьмого), делилась на
Подсказка 1
Предположим, что можно сделать как по условию. То есть, к примеру, сумма первого, третьего, пятого, седьмого делится на 7, при этом сумма третьего, пятого, седьмого и девятого тоже делится на 7. Какой вывод из этого можно сделать про первое и девятое числа?
Подсказка 2
Да, что числа с номерами 1 и 9 имеют одинаковый остаток по модулю 7. Но ведь нам ничего не мешает сдвинуть всю нашу выборку на 1, или 2, или еще на сколько-то? Попробуйте обобщить этот вывод.
Подсказка 3
Общий вывод таков: числа, номера которых сравнимы по модулю 8, сравнимы по модулю 7. На какие группы тогда разбиваются числа из нашего набора?
Подсказка 4
На 8 групп в каждой из которых все числа имеют одинаковый остаток по модулю 7. Но ведь тогда по принципу Дирихле какой-то из остатков по модулю 7 повторяется(есть две группы, объединив которые, получится одна. Все числа в ней будут иметь одинаковые остатки по модулю 7). Как тогда можно оценить снизу наибольшее из этих чисел? Найдите противоречие!
Заметим, что числа, номера которых дают одинаковый остаток по модулю дают одинаковый остаток по модулю Поскольку то мы имеем групп с, как минимум, числами и одинаковым остатком по модулю в каждой. Отсюда найдутся две группы с одинаковым остатком (), то есть чисел с таким остатком по модулю будет не менее — чисел с любым остатком по модулю не больше, чем столько, противоречие.
нет
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Гарри Поттер перемножил все десятизначные числа, запись которых состоит только из цифр и , и вычел из полученного произведения число . Может ли результат оказаться простым числом?
Способ 1. Так как десятизначные числа, перемножаемые Гарри, состоят только из цифр и , то и оканчиваются они только на или . Но числа, оканчивающиеся на и , дают остаток при делении на . Значит, Гарри перемножал числа, дающие остаток при делении на . Тогда и произведение дает остаток при делении на . Поэтому после вычитания из произведения мы получим число, делящееся на . А так как результат больше 5, то быть простым и делиться на 5 он не может.
Способ 2. Заметим, что хотя бы одно число, которое перемножал, заканчивается на 6. Так как умножать мы можем в любом порядке, результат не изменится, будем умножать именно это число на остальные последовательно. Последняя цифра произведения зависит только от последних цифр сомножителей. Но оканчивается на , и также оканчивается на . Значит, произведение всегда будет оканчиваться на . Тогда после вычитания из произведения числа результат будет оканчиваться на . Но число, оканчивающееся на , делится на . И так как результат больше , то он не может быть простым.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Является ли число квадратом натурального числа?
Применим признаки делимости на и на . С одной стороны, число оканчивается на цифру , и так как она четная, то это число делится на . С другой стороны, число дает при делении на такой же остаток, как и число, образованное последними двумя цифрами. При этом дает остаток при делении на . Итак, число делится на , но не делится на , значит, квадратом оно быть не может.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
В книге рекордов Гиннесса написано, что наибольшее известное простое число равно . Напомним, что число называется простым, если оно имеет ровно два натуральных делителя: единицу и само это число.
Любая степень числа, оканчивающегося цифрой 1, тоже оканчивается цифрой 1. Поэтому разность оканчивается на 0 и, следовательно, не является простым числом, так как делится на 10.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
На вопрос: “В каком году Вы родились?” Дмитрий Алексеевич не дал прямого ответа. Но сказал, что две последние цифры его года рождения такие же, как у произведения всех двузначных чисел, уменьшенного на . Приглядевшись, вы заметили, что Дмитрию Алексеевичу меньше ста лет. В каком году родился Дмитрий Алексеевич?
Если перемножить все двузначные числа, получится число, которое делится на . Значит, оно оканчивается на два нуля. Поэтому, вычтя из него , мы получим число, оканчивающееся на . Итак, Дмитрий Алексеевич родился в году, оканчивающемся на . Это либо , либо , либо раньше. Так как Дмитрию Алексеевичу меньше ста лет, то подходит только .
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Известно, что степень двойки оканчивается на . Докажите, что предпоследняя цифра нечетная.
Обозначим часть числа без двух последних цифр через , а предпоследнюю цифру через . Тогда исходное число можно представить в виде . Так как само число — степень двойки, и оно явно не равно , то это число делится на . Итак, делится на .
Слагаемое всегда делится на , поэтому число дает такой же остаток, что и сумма . Если делится на , то делится на , и тогда исходное число дает такой же остаток, как и число , то есть дает остаток . Но в таком случае оно не делится на , чего не может быть. Значит, не делится на , и таким образом предпоследняя цифра числа нечетная.