Теория чисел на Росатоме
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Для каждого натурального определим число
равное количеству целых чисел
взаимно простых с
Найти
Источники:
Пусть где
— различные простые числа,
— их (натуральные) кратности. Количество чисел, не
больших
делящихся на
Количество чисел, не больших делящихся на
Количество чисел, не больших делящихся на
Количество чисел, не больших делящихся на
Количество чисел, не больших делящихся на
Количество чисел, не больших делящихся на
И наконец, количество чисел, делящихся на
Общее количество чисел, не взаимно простых с по формуле включений-исключений равно
Тогда
Таким образом, при имеем
1160
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найти сумму максимальных нечетных делителей каждого из целых чисел на отрезке .
Источники:
Для каждого нечетного числа в промежутке 1 до 119 рассмотрим числа вида
, где
Докажем, что для каждого
найдётся ровно одно число вида
на промежутке от 61 до 120.
Пусть на нашем промежутке не нашлось нужного числа. Тогда должна найтись такая пара чисел ,
что
что невозможно, поскольку из первого следует, что
Тогда из нашего утверждения следует, что для любого нечётного числа , меньшего 120, найдётся число от 61 до 120, что его
наибольшим нечетным делителем будет
. Причём для каждого
такое число уникально. При этом нечётных чисел от
1 до 120 ровно 60, как и чисел от 61 до 120. Получается, что искомая сумма равна сумме всех нечётных чисел от 1 до
120.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Натуральное число имеет простой делитель
и другой делитель
связанный с
соотношением
.
Найти наименьшее возможное при этих условиях число
.
Источники:
Раскроем скобки:
Раз и
— это делители
то выражение в левой части должно делиться на
и
Следовательно, получаем
То есть тогда
откуда следует, что
или
Но так как
подходит только
Подставим:
Осталось перебрать чётные которые является удвоенным квадратом простого числа. Перебирая
получаем ответ
Проверка:
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Натуральное число имеет простой делитель
и другой делитель
связанный с
соотношением
Найти наименьшее возможное при эти этих условиях число
Раскроем скобки:
(1) |
По условию, — делитель числа
поэтому из
следует, что
делится на
Следовательно,
— делитель
поэтому
из
следует, что
делится на
Следовательно,
(случай не
подходит, так как
Тогда, следуя
получаем, что
Теперь следует выбрать минимальное простое число
для которого
Таким простым числом является
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Длины рёбер и
прямоугольных параллелепипедов
и
— целые числа. Если в параллелепипеде
увеличить на
длину одного из рёбер
или
то отношение объёмов
изменится на 3, на 5 или на 7 единиц соответственно. Найдите
наименьшее возможное при этих условиях значение отношение объёмов
Источники:
Обозначим
Из условий получаем
Аналогично и
В этом случае целое число делится на
и
С учетом взаимной простоты этих чисел,
и
Покажем, что реализуется как отношение объемов некоторых
и
Например,
Тогда
Аналогично,
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
При каких целых числах и
выражение
целое при любых целых
Выделим полный квадрат под корнем:
Легко понять, что условий и
будет достаточно. Покажем, что они необходимы.
При выражение
должно быть целым, значит, необходимо
Если является целым числом, то целым является и
Применим для выражения в скобках формулу
и получим
Но при достаточно больших правая часть становится по модулю меньше единицы. И при этом должна быть целой. Значит, должна
быть равна нулю. Следовательно,
при
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите наибольшее значение выражения
на множестве натуральных чисел. При каком оно достигается?
Обозначим Так как
и
делятся на
то их разность
делится на
Тогда
или
Как известно, откуда выражение из условия принимает вид
Поскольку может принимать значения только двух констант:
или
то нам достаточно будет максимизировать
функцию
Эта функция определена уже при всех действительных , потом учтём, что у нас было натуральное
. Для максимизации посмотрим
на её производную:
Производная при имеет ровно одну точку экстремума
(это кстати натуральное число), которая является
точкой максимума, потому является глобальным максимумом при
А ещё удачным образом при
имеем
— также принимает максимальное значение, потому при
достигает максимума и функция
Равен этот
максимум
при
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Сколько существует пар натуральных чисел , у которых
, а
? (пары
неупорядоченные, то есть
и (
считайте одинаковыми)
Среди всех таких пар укажите ту, для которой принимает минимально возможное значение, и найдите это значение.
Источники:
Из основной теоремы арифметики следует, что и
двух чисел можно рассматривать как взятие соответственно максимума и
минимума по степеням простых множителей в этих двух числах. Пусть
— степени соответствующих простых в числе
. Пусть
— степени соответствующих простых в числе
.
Поскольку , то получаем
, то есть для степеней двоек есть два случая
,
которые мы считаем одним. Для степеней троек аналогично получаем
, для остальных действуем полностью
аналогично. В итоге получается
случаев. В условии написано, что пары
неупорядоченные, т.е.
, поэтому общее
число пар должно быть уменьшено вдвое.
Для поиска наименьшей суммы приведём два способа:
Первый способ.
Из основной теоремы арифметики следует, что . По неравенству о средних при фиксированном
произведении чисел их сумма тем больше, чем больше одно число отличается от другого (сумма вида
, производная которой
равна
возрастает при
). Поэтому нам нужно найти максимально близкое значение к корню из этого
произведения.
это общий НОД, так что остаётся составить из имеющихся множителей ближайшее к
число.
Второй способ.
Просто сделаем полный перебор для этих восьми пар, чтобы быстро посчитать и забрать свои баллы за задачу
Осталось выбрать наименьшую сумму и выписать ответ.
пар, наименьшее значение суммы равно
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Представить число 2021 в виде суммы трех взаимно простых чисел.
Источники:
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите целые числа и
, для которых
Источники:
Для того, чтобы правая часть была определена, получаем, что Тогда на ОДЗ уравнение эквивалентно
Попробуем разложить на множители:
С учётом того, что и
по основной теореме арифметики возможны только такие пары:
Соответственно
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Докажите, что существует набор натуральных чисел для которых
Источники:
Возьмём
Тогда
и
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Сколько существует натуральных чисел , для которых дробь
сократимая?
Источники:
Распишем числитель дроби следующим образом:
Выделим целую часть в дроби:
Если исходная дробь сократимая, то дробь так же сократимая, то есть числа
и 14 имеют общий
делитель, больший 1. При этом у 14 есть три натуральных делителя, больших 1: 2, 7, 14. Пусть
— наибольший общий
делитель 14 и
При этом, так как у 14 есть три натуральных делителя, больших 1: 2, 7, 14, — то у нас есть три
варианта:
Заметим, что
— чётное при любом натуральном
а значит, чтобы все число
делилось на 2,
должно делиться на 2, откуда
— чётное. Существует 1010 четных натуральных чисел, не превосходящих 2020.
Заметим, что
должно делиться на 7, чтобы
делилось на 7, так как
делится на 7 при
любом натуральном
Отсюда,
должно иметь остаток 5 при делении на 7. Посмотрим, при каких
это возможно,
рассмотрев все остатки по модулю 7. Для этого начертим таблицу, где слева будет число, а справа его остаток при делении на
7.
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 0 | 1 | 4 | 2 | 2 | 4 | 1 |
| 0 | 6 | 3 | 5 | 5 | 3 | 6 |
Получается, если имеет остаток 3 или 4 при делении на 7, то
делится на 7. Существует 145 нечётных натуральных
чисел, не превосходящих 2020 и имеющих остаток 3 по модулю 7, и 144 нечётных натуральных числа, не превосходящих 2020 и имеющих
остаток 4 по модулю 7.
Заметим, что
Если
делится на 14, то оно делится ещё и на 2, то есть
— чётное,
а все четные
мы уже учли. А
на 14 делиться не может, так как это нечётное число. Получается, если
делится на 14, то
делится на 2, а
делится на 7, но это верно только при чётный
которые мы уже
посчитали.
Итак, всего чисел, при которых исходная дробь сократима:
1299
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Представить число 2020 в виде суммы кубов пяти целых чисел. Доказать, что любое целое число можно представить в виде суммы кубов пяти целых чисел.
Источники:
Заметим, что для любого
т.е. любое целое число вида можно представить в виде суммы кубов четырех, а значит, с учетом нуля, и пяти целых чисел. Числа
вида
могут быть представлены в форме
Числа вида представляются суммой пяти кубов:
Для чисел вида справедливо представление:
Наконец, для справедливо представление:
Представление числа может быть получено по формуле (3) для
:
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Известно, что дробь сократимая для некоторых взаимно простых целых чисел
и
. Найти наибольшее простое число
,
на которое делится числитель и знаменатель дроби.
Рассмотрим три случая
Если делится на
, и
делится на
, то и их разность делится на
, поэтому
делится на
, но
взаимно просто с
, следовательно и с
. Откуда
делится на
, значит,
.
Случай: делится на
, и
делится на
разбирается аналогично.
Если же и
делятся на
, то и число
делится на
.
Случай, когда делится на
был рассмотрен выше. Значит, можно считать, что
делится на
,
откуда в этом случае
.
Осталось привести пример на . Подходят
.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите натуральное число, делящееся на 225 и имеющее 15 различных делителей.
Заметим, что Пусть
— число, которое мы ищем. Тогда
где
и
— неотрицательные целые числа, а
— натуральное, не делящееся на
и
.
Пусть — число делителей
Заметим, что число
имеет
делителей. Так как всего делителей у нас
то
получаем уравнение
Так как и
а также
то либо
и
либо
и
Таким образом,
или
или
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Целые числа и
имеют одинаковые остатки при делении на
. Какие ненулевые остатки может иметь число
при делении
на
?
Источники:
По условию делится на
, значит, и на
. Так как
делится на
, то и
делится на
. Так как
и
взаимнопросты, то
делится на
, значит, и на
, причём
делится на
.
По условию делится на
, значит, и на
. Так как
делится на
, то и
делится на
. Так как
и
взаимнопросты, то
делится на
.
В итоге должно делиться на
. Ненулевые остатки по модулю
могут быть только
или
.
Если , то
Если , то аналогично.
и
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Целые, положительные, шестизначные числа и
такие, что если к сумме цифр числа
прибавить сумму цифр числа
, то
получится
Найти наибольшее возможное при этих условиях значение
.
Источники:
Посмотрим сначала на сумму этих чисел. Заметим, что она не превосходит .
Действительно, каждая цифра отвечает за то, сколько раз нам взять число
. Каждая цифра не больше
, потому сумму больше мы получить просто не можем — выгоднее всего брать максимальные степени
, что мы и
сделали.
Итак, мы знаем, что (по неравенству о средних максимум произведения при
фиксированной сумме достигается при равенстве чисел). То есть наша оценка достигается при
, что удовлетворяет
условию.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Для каждой пары целых положительных чисел , связанных соотношением
найти решение уравнения
где — остаток от деления
на
Заметим, что . Отсюда следует, что
и отсюда
. Тогда можно представить
как
и тогда
и такое число может давать любой остаток при делении на 3. Значит, нам нужно решить уравнение
Давайте заменим на
. Получим
Если , то
и у уравнения
есть 1 положительный корень
.
Если , то
от уравнения
получаем
Если , то
и от уравнения
получаем
при
при
при
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Сколько пар целых чисел, являющихся решениями уравнения
удовлетворяют неравенству
Найти пару
для которой
наибольшее.
Легко видеть, что При
выражение
кратно семи только при
Для
имеем соответственно
Наибольшее значение
равно
пары, наибольшую сумму имеет пара
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Положительное целое число при делении на
имеет остаток
а его квадрат
при делении на
имеет в остатке
Сколько
таких чисел находится на отрезке
?
Источники:
Числа, дающие по модулю остаток
, могут давать по модулю
только остатки
. При возведении этого
остатка в квадрат должно получиться
по модулю
— этому условию удовлетворяет только остаток
. Отсюда
нам подходят те и только те числа, которые дают остаток
по модулю
. Это числа
, которых
штук.