Тема . ПитерГор (Санкт-Петербургская олимпиада)

Теория чисел на Питергоре

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела питергор (санкт-петербургская олимпиада)
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#71958

Дано натуральное число n.  Для каждого простого числа p  из промежутка [n,n2] посчитали число 1,
p  и все полученные числа сложили. Докажите, их сумма меньше 2.

Источники: СпбОШ - 2021, задача 11.5(см. www.pdmi.ras.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Давайте попробуем посчитать количество чисел от n до n², которые делятся на простое p(тоже из этого отрезка). Как можно оценить это число?

Подсказка 2

Мы знаем, что таких чисел ровно [n²/p]. Но с целой частью работать не очень удобно, поэтому снизу можно поджать выражением n²/p - 1. А что можно сказать про разные p? Существуют ли числа из [n, n²], которые делятся на p₁ и p₂, если p₁ и p₂ из отрезка [n, n²]?

Подсказка 3

Все такие числа уникальны(то есть, для каждого p свой набор чисел, который делятся на p и пересечений по этим наборам нет). В таком случае, как можно оценить количество чисел из [n, n²], которые делятся на какое-то простое из [n, n²]?

Подсказка 4

Количество всех чисел — это Σ(n²/p - 1) по всем простым из нашего отрезка. А как её можно оценить сверху(помните, что мы смотрим на Количество чисел) и снизу?

Подсказка 5

Очевидно, что n² больше чем наша сумма, так как на рассматриваемом отрезке чисел: n² - n + 1. Оценку снизу получить сложнее, давайте посмотрим на Σ(n²/p), что из неё надо вычесть, чтобы получить сумму меньше, чем наша?

Подсказка 6

Если из Σ(n²/p) вычесть n², то мы получим сумму меньше чем наша, ведь количество слагаемых в сумме не больше n². Какие оценки мы получили и как из них получить оценку на Σ(1/p)?

Подсказка 7

Финальные оценки — это n² > Σ(n²/p - 1) > Σ(n²/p) - n². Остаётся сократить всё неравенство на n² и тогда получим, что сумма, которая нам нужна не превосходит 2.

Показать доказательство

Выпишем числа от 1  до n2  и для каждого простого числа p  из отрезка [n,n2]  подчеркнём те числа, которые делятся на p.  Для каждого p  будет подчёркнуто в точности [n2]  n2
  p >  p − 1  чисел, причём каждое число будет подчёркнуто не больше одного раза. Действительно, если число k  подчеркнули как делящееся на простые числа p  и q,  то k  делится и на      2
pq > n ,  что невозможно. Таким образом, всего подчёркнуто не менее чем ∑ (n2   )
   p − 1 чисел(суммирование ведётся по всем простым числам от n  до  2
n  ). Количество слагаемых в сумме не превосходит  2
n ,  поэтому вычитается не более  2
n  единиц. Поскольку количество чисел не меньше  2
n  и каждое подчёркнуто не более одного раза, всего подчёркиваний меньше, чем  2
n.  Следовательно,

    ∑  (n2   )  ∑  n2
n2 >    -p − 1 >   -p − n2

откуда после сокращения на n2  получаем требуемое неравенство ∑ 1p <2.

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 онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

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

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и 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!