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 задачи

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 21#78092Максимум баллов за задание: 7

В строку без пробелов в порядке возрастания выписали все натуральные числа от 1  до 100002,  получилась десятичная запись огромного числа. Докажите, что для каждого двузначного простого числа p  можно в этом огромном числе заменить нулями две соседние цифры так, чтобы полученное число делилось на p.

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Очевидно, что для каждого p мы не сможем найти искомые 2 цифры, надо действовать в общем виде. Пусть cd (двузначное число, состоящее из цифр c, d) является остатком при делении на p нашего записанного числа. Верно ли, что мы сможем найти в записи нашего числа довольно много раз двузначное число cd?

Подсказка 2

Да, например, когда мы выписывали пятизначные числа, то записывали подряд числа 9cd00, 9cd01, 9cd02, ..., 9cd99. Что будет, если заменить какой-то из cd этих фрагментов, на сколько уменьшится изначальное число? Нужно записать в общем виде, ведь речь о каком-то из ста фрагментов.

Подсказка 3

Число уменьшится на cd*10^(5k), ведь количество знаков после замененного cd будет делиться на 5. Если мы докажем, что существует такое k, что (10⁵)^k сравнимо с единицей по модулю p, то задача решена!

Подсказка 4

Осталось понять, что для k у нас сто подряд идущих возможных значений, мы почти у цели!

Показать доказательство

Обозначим выписанное число через N.  Пусть cd-   — это остаток от деления N  на p  (цифры c,d  могут быть нулями). Тогда будем рассматривать 100  фрагментов десятичной записи числа N,  соответствующие пятизначным числам вида -----
9cdyz.  Эти фрагменты расположены в записи числа N  подряд, причем для каждого из фрагментов количество знаков после --
cd  кратно пяти, так как после --
cd  в записи числа N  идут две цифры x  и y  рассматриваемого фрагмента, потом идет много групп по 5  цифр, соответствующих пятизначным числам, а потом — еще три шестизначных числа (100000,100 001  и 100002  ).

Если мы заменим один из фрагментов --
cd  двумя нулями, число N  в результате этой замены уменьшится на --  5k
cd⋅10 .  Осталось выбрать тот фрагмент --
cd,  для которого множитель    5k
(10)  дает остаток 1  при делении на p,   — тогда разность

   --
N −cd⋅105k

будет делиться на p,  что нам и требуется. Этот выбор возможен, так как мы выбираем из 100  подряд идущих значений показателя степени k,  а остатки   5
10  по модулю p  образуют чисто периодическую последовательность с периодом не больше p− 1< 100.

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 22#75306Максимум баллов за задание: 7

Найдите все наборы из 100  чисел таких, что сумма четвёртых степеней любых четырёх чисел делится на их произведение.

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Пусть a — НОД всех чисел из набора. Рассмотрите любые 4 элемента этого набора и обозначьте их за ax, ay, az, at. Попробуйте записать условие на эти числа...Ого! Да ведь a сократилось и набор x, y, z, t тоже подходит под условие задачи.

Подсказка 2

Подумайте какое простое число может быть делителем элементов множества.

Подсказка 3

И правда, нетрудно получить, что единственный простой делитель элементов множества — 3. Также можно оценить степень вхождения 3 в элементы набора. В конце не забудьте сделать проверку!

Показать ответ и решение

Пусть {a }100
  ii=1  — один из искомых набров. Пусть α = НОД{a }100> 1.
         ii=1  Тогда для любых четырех элементов αx,αy,αz,αt  верно

  4       4     4     4     4
α xyzt | (αx)+ (αy)+ (αz) + (αt)

что равносильно

      4  4   4  4
xyzt | x +y + z + t

таким образом набор {ai}1i0=01
 α  так же удовлетворяет условию. Тем самым, мы показали, что достаточно найти лишь те наборы, НОД всех элементов которого равен 1.

Пусть НОД{ai}100= 1
      i=1  и нашлись два не взаимно простых элемента набора x  и y,  пусть s  — некоторый общий простой делитель. Пусть p,q,r  — некоторые элементы набора. Тогда

   4   4   4  4
s | x + y + p +q

s | x4+ r4+ p4 +q4

вычитая, получим, что s | r.  В силу произвольности выбора r,  мы можем показать, что каждый элемент набора кратен p,  что влечет противоречие, таким образом, все элементы набора попарно взаимно просты.

Пусть в наборе присутствует число x,  в разложении которого присутствует простой делитель p⁄= 3.  Тогда для любых элементов a,b,u,v,l  набора верно, что

   4   4  4   4
p | x + a + b +u

   4   4  4   4
p | x +a + b +v

p | x4+a4+ b4+l4

следовательно, u4 ≡ v4 ≡ l4(modp),  кроме этого

p |x4 +u4+ v4+ l4

следовательно,

p | x4 +3u4

в силу p⁄= 3,  получили противоречие.

Таким образом, единственным простым делителем элементов множества может является 3,  несложно показать, что степень вхождения 3  в элемент набора, отличный от 1,  равна 1.  Прямой проверкой убедимся, что множества {1}10i=01,{3,{1}99i=1} являются подходящими.

Ответ:

 {α}100
   i=1  или {3α,{α}99 }
      i=1 для любого натурального α

Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!