Теория чисел и десятичная запись на Ломоносове
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите все трёхзначные числа , состоящие из различных цифр и , для которых выполняется равенство
Обозначим Тогда При этом (иначе ) и (сумма цифр не превышает ). Из соотношения следует, что , т. е. делится на 3. Осталось подставить значения и 24 в и подсчитать сумму цифр получившегося числа.
Подставив, получаем что сумма цифр совпадает с только при
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Пусть обозначает сумму цифр натурального числа . Найдите наибольшее -значное натуральное число , удовлетворяющее условию: для всех натуральных () справедливы равенства .
Источники:
Подсказка 1
Не совсем понятно, как нам искать максимальное подходящее число из 85значных чисел. Быть может, рассмотрим какие-нибудь большие числа и посмотрим, подходят ли они?
Подсказка 2
Докажем, что число 10^85 - 1 подходит. Посмотрим, что происходит при умножении на какое-то число, известно ли нам что-нибудь о его виде? О сумме цифр? Удобно рассматривать m без нулей на концах.
Подсказка 3
Что происходит, когда мы отнимаем от числа m * 10^85 число m? Удобнее всего рассмотреть вычитание столбиком.
Подсказка 4
У 86 -го разряда числа m * 10^85 занимается единица. Тогда у остальных младших 85 разрядов вместо 0 будет 9, кроме последнего, у которого будет 10. А что будет в ответе в этих разрядах? Какой будет сумма в этих разрядах?
Подсказка 5
Тогда сумма цифр до 86 -го разряда будет равняться 9*84 + 10 - S(m). Осталось лишь найти, чему будет равна сумма чисел в оставшихся разрядах!
Максимальное -значное натуральное число это Докажем, что оно подходит под условие.
Если тогда Сумма цифр у числа равняется Рассмотрим сумму цифр у Будем рассматривать такие что они не оканчиваются на так как нули не влияют на сумму цифр Соответственно переходов через разряд у нет.
Когда из вычитается число происходит следующее:
(a) У -го разряда числа занимается единица. Тогда у остальных младших разрядов вместо будет кроме последнего, у которого будет
(b) При вычитании числа в результате будет в разрядах будет записываться такая цифра, что в сумме с цифрой из стоящей на том же разряде, они дадут кроме первого разряда, у которого в сумме будет
Тогда сумма цифр до -го разряда будет равняться
так как изначально было девяток и одна десятка.
Оставшаяся сумма цифр числа будет равняться Но учитывая ограничения, которые мы ввели, получаем, что
Тогда сумма цифр числа это
что совпадает со суммой цифр числа
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Обозначим через число цифр в десятичной записи натурального числа Найдите сумму
Источники:
Подсказка 1
Понятно, что количество цифр в числе n, это такое k, что 10ᵏ > n > 10ᵏ⁻¹. А какую еще знакомую нам функцию можно связать с k?
Подсказка 2
Логарифм! И правда, ведь получается, что k > log₁₀(n) > k-1. Тогда получается, что k = log₁₀(n) + a, где 0 < a < 1. Как теперь выражается искомая сумма?
Подсказка 3
Получается, что наша сумма это log₁₀(2²⁰²³) + log₁₀(5²⁰²³) + a+b = 2023 + a + b, где 0 < a+b < 2. Остается вспомнить, что количество цифр - это целое число, и станет понятно чему равно a+b!
Заметим, что
Аналогично,
Тогда
Значит, число целое, причем так как Отсюда а ответ равен
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Загадано 2022-значное натуральное число, любые две соседние цифры которого (расположенные в том же порядке) образуют двузначное число, делящееся или на 19, или на 23. Загаданное число начинается с цифры 4. Какой цифрой оно заканчивается?
Источники:
Подсказка 1
Давайте, для начала поймем, какие двузначные числа делятся на 19 или 23. Это числа 19,38,57,76,95 и 23,46,69,92. Значит, если число начинается на 4, то за ним идет цифра 6, так как никакое другое число двузначное и делящееся на 19 или 23, не начинается с 4. А что будет идти после 6? А дальше? А можем обобщить?
Подсказка 2
По аналогичным соображениям, дальше будет идти цифра 9, а вот после нее либо 2, либо 5. Если идет 2, то дальше 3, после 8, а вот дальше ничего не может идти. Упс. Значит, после 9 может идти только 5. После него идёт 7, потом 6, потом 9, а потом, ого, опять 5! А что тогда это значит?
Подсказка 3
Верно, что наша последовательность цифр зациклилась! При этом, у неё предпериод равен 46, а период 9576. Значит, мы можем найти любое число этой последовательности. А значит, и 2022 тоже!
Двузначные числа, делящиеся на 19, — это 19, 38, 57, 76, 95. Двузначные числа, делящиеся на 23, — это Так как первая цифра 4, то вторая цифра 6, третья 9, а четвертая 2 или 5. Если четвертая цифра 2, то продолжение: дальше продолжения нет. Значит, четвертая цифра 5, и продолжение: и так далее. Тогда мы получаем почти периодическую последовательность: в которой период равен 4. Тогда на 2022 месте будет цифра 6, так как Выше было показано, что цифра 2 встретиться в начальных позициях загаданного числа не может. Но при этом она может первой, второй или третьей с конца. Поэтому возможна ситуация, когда в предыдущей последовательности после последней цифры 9 стоят Тогда последняя цифра числа 8.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Сколько существует делителей числа , кубический корень из которых является натуральным числом?
Источники:
Так как , все делители числа имеют вид , где . При этом точными кубами являются числа вида , где , то есть . Таких чисел .
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите сумму цифр числа
Источники:
Подсказка 1
Попробуйте преобразовать сумму первых двух слагаемых, вынеся максимальную степень числа 10.
Подсказка 2
Теперь у вас получилось число 1248*10^105-1, распишите первое слагаемое в десятичном виде и подумайте, что будет, если вычесть из этого единицу. Как поймете-можно смело считать сумму цифр!
Сумма цифр равна .
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите разложение на простые множители наименьшего натурального числа, имеющего ровно различных натуральных делителей.
Разложим 2020 на простые множители. . Значит если мы ищем число , то . Заметим, что у числа ровно 2020 делителей. Рассмотрим какие еще числа подходят.
Какое-то , значит либо и (этот случай нам не интересен), либо . Далее либо и (этот случай нам не интересен), либо . НУО .
Тогда . Это выражение можно разложить как . Значит либо какое-то и (этот случай нам не интересен), либо есть .
Тут остается варианты, что или . Тогда минимальное либо , либо
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Рассматриваются всевозможные наборы, которые состоят из различных натуральных чисел и в каждом из которых ни одно из чисел нельзя представить в виде суммы двух других чисел этого набора. Какое наименьшее значение может принимать наибольшее число в таком наборе?
Источники:
Подсказка 1
Вообще в любой задаче на оценку+пример, если сразу не видно решения, стоит попробовать найти какой-то приятный(по тем или иным причинам) пример, который является достаточно оптимальным и при этом понятно как его строить. Попробуйте покрутить задачу и построить понятный пример, основываясь на том, что может выйти такая ситуация, что сумма двух минимальных больше максимального.
Подсказка 2
Существует такой пример(который основывается на идее пред. подсказки): {2016,2017,….,4032}. Он, очевидно, подходит. Осталось доказать оценку на 4032. В предыдущем пункте мы взяли именно наибольшее число. Во-первых, потому что оно понятное, то есть это не какое-то там число, которое не понятно где стоит, а самое наибольшее. Во-вторых, как-будто именно с ним и может быть больше всего проблем, так как именно его можно получить наибольшим кол-вом способов и именно оно дает нам больше всего запретов на некоторые пары чисел в наборе.
Подсказка 3
Думается, нужно попробовать как-то разбить на пары , в соответствии с максимальным числом набора, остальные числа, и получить желаемую оценку. Вот если у нас число максимальное 2023 , к примеру, то можем ли мы взять 1 и 2022 , оба числа? А допустим 4 и 2019? 1022 и 1001? Видите закономерность? А если наибольшее число - это А?
Подсказка 4
Да! Если наибольшее число-это А, то мы не можем одновременно взять x и A-x! Значит нужно при доказательстве оценки разбивать числа на пары вида x и A-x. Из каждой пары тогда можно взять не больше одного(и это мы используем только противоречие с наибольшим числом, а в теории два каких-то числа в сумме могут дать не наибольшее). Попробуйте построить на этом доказательство оценки(напомню, что вы хотите доказать, что А>=4032, то есть предполагать нужно обратное).
Заметим, что нам подойдёт набор , в которым максимальным будет . Пусть нам удалось найти какой-то меньший ответ . Поделим числа на пары . Таких пар будет не более (пара нас тоже устроит), при этом в парах учтены все элементы, меньшие . Из каждой пары мы можем взять не более одного элемента, откуда с учётом чисел не больше . Значит, .
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Какое наибольшее количество чисел можно выбрать из множества всех нечётных чисел, лежащих между и чтобы ни одно из выбранных чисел не делилось ни на одно другое выбранное?
Источники:
Подсказка 1!
1) Давайте обратим внимание на то, что все числа нечетные! И если одно из них делится на другое, что эти два условия значат в сумме? Какой минимум может получиться в отношении этих двух чисел?
Подсказка 2!
2) Отлично, 2 не может быть, значит это будет 3. Теперь заметим, что числа образуют своеобразные цепочки... 17, 17*3, 17*3*3..... Что мы можем о них сказать?
Подсказка 3!
3) Верно, они не пересекаются! Осталось сделать оценку.... И построить пример!
В качестве примера рассмотрим все нечетные числа из множества всего этих чисел Если какое-то делится на другое, то оно хотя бы в три раза больше, поскольку числа нечётны, но то есть такого быть не может. Теперь покажем, что каждому числу соответствует своя цепочка делителей из множества что их частное равно степени тройки. Отсюда сразу же будет следовать, что цепочки не пересекаются, и если нам удастся показать, что все числа бьются на эти цепочки, то больше выбрать нельзя — ведь тогда мы взяли хотя бы два числа из одной цепочки и одно кратно другому. Итак, достаточно показать, что для произвольного числа из множества найдётся такое число из что их отношение будет равно степени Выберем это произвольное число и будем умножать его на пока в какой-то момент мы получим но Тогда поскольку оно нечётно и при этом что и требовалось.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Маша, скучая на уроке математики, проделала с некоторым 2015-значным натуральным числом следующую операцию: от десятичной записи этого числа она отбросила последнюю цифру и к умноженному на 3 получившемуся числу прибавила удвоенную отброшенную цифру. С полученным числом она опять проделала ту же операцию и так далее. После многократного применения этой операции получающиеся у Маши числа перестали меняться, и тогда она остановилась.
(a) Какое число оказалось у Маши в конце?
(b) Какое наименьшее число могло быть у Маши в самом начале (укажите две его последние цифры)?
Пункт а), подсказка 1
Нам говорят, что числа у Маши перестали меняться - намекают на уравнение! Попробуйте его составить, грамотно обозначив число, получившееся у Маши.
Пункт а), подсказка 2
Подумайте, как часто такое уравнение имеет решение, если одна из наших переменных - цифра
Пункт б), подсказка 1
Изначально у нас было какое-то гигантское число, а стало 17 ⇒ число уменьшилось. Это произошло из-за того, что у Маши было какое-то специальное число? Или так всегда происходит?
Пункт б), подсказка 2
Верно, большое число всегда уменьшается после применения такой операции. Мы должны получить 17 в какой-то момент, надо бы понять что-то про изначальное число из этого. А какое число могло быть у Маши перед тем, как она получила 17? Видите что-то общее у этих чисел?
Пункт б), подсказка 3
Давайте попробуем доказать в общем виде, что если получилось число, делящееся на 17, то и до этого число делилось на 17. Попробуйте связать (10x + y) и (3x + 2y) так, чтобы там фигурировало 17.
Пункт б), подсказка 4
Можно заметить, что если к 3х + 2y добавить 17x, получится 2(10x + y). То есть изначальное число должно делиться на 17, надо просто найти наименьшее такое ⇒ надо взять 10²⁰¹⁴ и добавить к нему недостающий остаток
Пункт б), подсказка 5
17 - простое число. Помните теорему, помогающую найти остаток от деления на простое число?
Пункт б), подсказка 6
Конечно, это Малая теорема Ферма! Остаётся только представить 2014 в виде 16k + r, и задачка убита!
a) Пусть в конце осталось число , оканчивающееся на цифру . Тогда после очередной операции станет равным
Равенство равносильно и, так как – цифра, то . Поэтому .
b) Заметим, что если число , тогда оно обязательно уменьшается: равносильно . (что для всегда верно). Из соотношения
следует, что число делится на тогда и только тогда, когда делится на . Поскольку стабилизация операции происходит на числе , то исходное число также должно делиться на
Найдём наименьшее -значное число, которое делится на . По малой теореме Ферма поэтому
Тогда число - наименьшее число, которое делится на нацело, значит, это и будет наименьшее число, которое могла выписать Маша. Его последние две цифры .
a)
b) (число )
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите все пары натуральных , таких, что
Замечание.
Пары и считаются как одна пара.
Подсказка 1
Давайте сначала посмотрим на НОД(m, n), что мы тогда можем сказать про сами m, n?
Подсказка 2
Верно, они оба делятся на 2015! А что тогда нам говорит НОК(m, n)?
Подсказка 3
Да, то, что между m, n раскиданы как-то степени простых чисел, произведение которых равно 2016. Остаётся только перебрать все такие варианты, не забывая о том, что ничего общего между m, n, кроме 2015!, нет, и радоваться победе над задачей!
Обозначим тогда
где и то есть
Распределяя простые множители между и получаем всевозможные пары.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Маша выписала на доске подряд все натуральные числа от до Пришёл Ваня и заменил каждое из этих чисел суммой его цифр. Пришла Таня и сделала то же самое с получившимися числами. Так продолжалось до тех пор, пока на доске не осталось однозначных чисел (цифр). Какова сумма всех оставшихся чисел?
Источники:
Подсказка 1
Хмм… В задаче фигурирует число и его сумма цифр… А что мы знаем про число и его сумму цифр?
Подсказка 2
Верно! Что они сравнимы по модулю 9. То есть если мы возьмем число, а потом заменим его, на его сумму цифр, то остаток mod 9 не поменяется. А если еще раз так сделаем? А еще? Что тогда в конечном итоге останется от изначального числа?
Подсказка 3
Да, останется остаток числа при делении на 9. Для всех чисел. Остается теперь правильно посчитать сумму остатков чисел от 2 до 2015 и задача решена!
Первое решение.
При взятии суммы цифр не меняется остаток при делении числа на . Поскольку все выписанные числа были положительными, то получиться не может и если число было кратно , то вместо него останется цифра . Поэтому остаётся посчитать количество остатков каждого вида.
Заметим, что кратно , , тогда если взять числа от , до , то получится подряд набора вида , сумма всех полученных чисел будет равна Но мы не брали числа и , потому нужно вычесть из суммы , откуда и получаем ответ
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Второе решение.
Число и сумма цифр числа при делении на 9 дают одинаковые остатки, поэтому в итоге на доске останется ряд чисел: , 2 , и так далее. Так как , то в этом ряду 223 раза встретится последовательность от 1 до 9 и будет ещё 7 цифр. Значит, ряд заканчивается цифрой 8, и искомая сумма чисел равна
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите сумму цифр числа .
Источники:
Подсказка 1
Обычно, когда сок в магазине стоит 99 рублей, а покупаем мы 4 таких, то мы умножаем 4 не на 99, а на 100, но потом вычитаем сдачу. Применим этот лайфхак здесь
Подсказка 2
Да, получится выражение вида 4…4 * (10…0 - 1), а как там в столбик вычитать?
Подсказка 3
Получим число, в котором на месте остались 2011 первых четверок, одна четверка стала тройкой, а тут остается лишь посчитать)
Конечно, “честно” умножать эти числа друг на друга мы не будем. Давайте попробуем как-то схитрить. А именно, воспользуемся тем, что число очень близко к “хорошему” числу . Умножим сначала число на . Получим
Теперь отнимем , чтобы получить исходное произведение. Получим
У этого числа уже легко посчитать сумму цифр:
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
В группу из 17 детей присланы подарки двух видов: каждый подарок первого вида содержит 4 пряника и 9 конфет, а второго — 3 пряника и 11 конфет. Объединив эти подарки, все пряники разделили между детьми поровну. Могло ли случиться при этом, что конфеты разделить поровну не удалось?
Источники:
Подсказка 1
Пусть подарков первого типа a, а второго типа - b. Тогда пряников всего 4a + 3b, а конфет - 9a + 11b. И мы также знаем, что все пряники можно распределить на 17 детей. Что это значит на языке остатков?
Подсказка 2
Это означает, что 4a+3b = 0 по модулю 17. Попробуем выразить a через b по модулю 17: 4a = -3b (mod 17). Вот на что теперь можно умножить это выражение, чтобы слева вышло просто a?
Подсказка 3
Можно на -4) Получится -16a = 12b (mod 17), что равносильно a = 12b (mod 17). Теперь осталось подставить это равенство в выражение 9a+11b и найти его по модулю 17)
Пусть подарков первого вида , а второго — , тогда кратно 17, а спрашивают нас про . Заметим, что , то есть , так что такого случиться не может.
Интересный факт. Задача придумывалась на основе факта, что определитель матрицы
равен . По условию эта матрица умножается на целочисленный вектор (, ) и получается (, ), откуда из целочисленности следует, что делится на 17.
нет
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Электронные часы показывают время в стандартном формате (например, ). Найдите наибольшее возможное значение произведения цифр на таких часах.
Пример: Пусть время тогда произведение цифр равно
Оценка: Максимальное произведение цифр в минутах достигается в 59 минут, так как минут всего 60. Разряд десятков в часах может начинаться либо с 1, либо с 2. Если начинается с 2, то в разряде единиц максимальная цифра 3, тогда произведение часов Если же с единицы, то максимальное произведение часов будет
405
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Число обратили в бесконечную десятичную дробь, затем стёрли первую цифру после запятой и обратили получившуюся десятичную дробь в обыкновенную. Какую дробь получили?
Пусть
– бесконечная десятичная дробь. При помощи деления столбиком найдём первую цифру после запятой: После стирания этой цифры получим число
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Дано простое число Решите в натуральных числах уравнение
Преобразуем исходное уравнение
Заметим, что и одинаковой четности, так как
Поэтому, так как четно, обе скобки тоже должны быть четными. И тогда иначе
но не кратно
Получаем
Поскольку обе скобки положительные, а также
Следовательно, возможны только следующие случаи:
Решив систему уравнений в натуральных числах в каждом из случаев, получаем ответ.
при иначе решений нет.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Какие значения может принимать наибольший общий делитель натуральных чисел и если при увеличении числа на он увеличивается в раза?
Подсказка 1
Ага, нам в условии даны НОДы, значит, нужно смотреть на делители чисел, для которых мы знаем НОД. Обратите внимание, что m делится на d, а m + 6 делятся на 4d. Подумайте, как с помощью этого мы можем оценить d.
Подсказка 2
m и m + 6 делятся на d, следовательно, их разность тоже делится на d. Какие значения может принимать d?
Подсказка 3
Не забудем про то, что m + 6 и n делятся на 4, значит, m и n – четные. Что тогда можно сказать про d?
Подсказка 4
d – четное натуральное число, которое является делителем числа 6. Осталось найти пример на d = 2 и d = 6.
Пусть
Значит, на число делятся числа а следовательно и их разность Поэтому возможны лишь следующие случаи:
Так как числа делятся на то числа и — четные, значит, число тоже чётное. Следовательно, или Привидём примеры для этих двух случаев.
При должно быть
Этим условиям удовлетворяет, например, пара
При должно быть
Этим условиям удовлетворяет, например, пара
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Натуральные числа , и таковы, что и . Найдите .
Подсказка 1
Сразу же раскладываем результат НОКов на степени простых чисел, потому что именно они влияют на НОК, заметьте, что НОК от двух чисел обязательно говорит о том, что какая-то степень простого точно содержится хотя бы в одном из двух чисел, а ещё, что "a" участвует аж в двух известных нам произведениях, может стоит вести рассуждения про него?
Подсказка 2
Посмотрите, на то, что в одном НОКе есть простое число в большей степени, чем в другом, в каком тогда числе оно содержится?
Подсказка 3
Точно не в "a", потому что иначе оба НОКа содержали бы его, так мы понимаем, что именно "b" делится на 3², подумайте, а в каком числе содержится 2³?
Подсказка 4
Верно, в "c", а что мы можем сказать про 5? До этого мы получали необходимые условия, которые как-то фиксировали наши выражения, если же мы не сможем найти новые условия, то может стоит найти примеры, которые подтверждают то, что наши случаи возможны, а если перебрать все такие, то наша задача станет решена!
Разложим все НОКи:
Тогда из первого НОКа мы понимаем, что или содержит в своем разложении . Если кратно , то должен быть тоже кратен , но это не так. Тогда именно содержит в своем разложении .
Аналогично поймем, что входит в разложение .
Теперь мы уже знаем, что содержит и . может содержать еще 5 (именно в первой степени).
Приведем примеры для и :
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите все натуральные значения удовлетворяющие уравнению
Подсказка 1
Внимательно взгляните на правую часть – как бы всё страшно не выглядело, тут у нас под целой частью стоит конкретное число. Так почему бы эту целую часть просто не посчитать? Корень из 1002^2+1 – это 1002 с копейками, но вопрос в том, насколько большие эти копейки
Подсказка 2
Есть честный способ для подсчёта целой части: обозначьте её за k, и тогда то, что внутри ≥k и <k+1 – из такого вот двойного неравенства и найдётся k (подставьте вместо k то, чему вы желаете, чтобы оно было равно, и убедитесь, что двойное неравенство выполнено)
Подсказка 3
Возвращаемся к нашему уравнению! Теперь мы можем сократить на 2004 и получить уравнение с одной целой частью. Внутри целой части выражение очень похоже на то, чему целая часть равна. Так что нам нужно просто найти такой момент, когда n уже настолько большое, что унесёт выражение до следующей целой части. То есть момент, когда аргумент целой части больше либо равен тому, чему целая часть равна + 1 – получается обычное квадратное неравенство! Всё до этого момента нам подойдёт. Помните, что n у нас натуральное, решайте неравенство, и задачка убита!
В силу монотонности корня:
Откуда
Подставляя в исходное уравнение, получим
Заметим, что для верна оценка
а значит, и уравнение, то есть все являются корнями. Покажем, что других корней нет.
Пользуясь тем, что , где — дробная часть , получим
Так как область значений равна и , то из уравнения следует неравенство
А значит, только и могли подойти.