Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела закл (финал) 10 класс
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#137304

Для натурального числа N  рассмотрим все различные точные квадраты, которые можно получить из N  вычёркиванием одной цифры в его десятичной записи. Докажите, что количество этих квадратов не превосходит некоторой величины, не зависящей от N.

Источники: ВСОШ, ЗЭ, 2022, 10.8 и 11.7 (см. olympiads.mccme.ru)

Показать доказательство

Пусть число N  состоит из k+ 1  цифры. Считаем далее, что k> 100:  меньшие числа не влияют на искомую ограниченность.

Для i= 1,...,k  обозначим через ni  число, получающееся удалением из N  i  -ой с конца цифры. Обозначим через f(N )  количество точных квадратов в множестве {n1,...,nk}.  Наша цель — доказать, что f(N)  ограничено сверху.

Пусть      t
N = 10N1,  где N1  не кратно 10. Если t  нечётно, то число ni  может быть точным квадратом только при i≤ t+ 1,  так что в этом случае f(N)≤ 2.  Если t  чётно, то заключительные t  нулей не влияют на дело, поэтому f(N )= f(N1).  Поэтому далее считаем, что N  не кратно 10.

Выделим множество A ⊂ {1,...,k} из f(N)  номеров i,  для которых       2
ni = m i  — точный квадрат, причём натуральные числа mi, i∈ A,  попарно различимы.

Отметим следующее:

1) ni ≥10k−1,  следовательно mi ≥10(k−1)∕2  при всех i∈ A;

2) |ni− nj|< 10max(i,j);

3) N − ni  кратно 10i− 1.

Из свойства 1) следует, что для различных номеров i⁄= j  из A  имеет место оценка

|ni− nj|= |m2i − m2j|≥ mi+ mj ≥ 2⋅10(k−1)∕2.

Сопоставляя это со свойством 2), получаем, что max(i,j) >(k− 1)∕2.  Таким образом, все элементы A,  кроме, быть может, одного, больше, чем (k− 1)∕2.  Обозначим A1 :=A ∖{min(A )} (удалили из A  наименьший элемент), тогда |A1|= f(N)− 1  и min(A1)≥ k2.

Пусть j >i  — два элемента множества A1.  Тогда по свойствам 1), 2) имеем

10j > |ni− nj|=|m2i − m2j|≥ 2⋅10(k−1)∕2⋅|mi − mj|.

С другой стороны, по свойству 3) число

ni− nj = (mi − mj )(mi+ mj)

кратно 10i−1.

Положим r= ⌈(i− 1)∕2⌉ (где ⌈⋅⌉ обозначает верхнюю целую часть). Хотя бы одно из чисел mi − mj,mi +mj  кратно 2r,  и хотя бы одно кратно 5r.  Кроме того, если N  нечётно, то нечётны числа m ,m  ,
 i  j  поэтому одно из чисел m  − m ,m  +m
  i   j  i   j  не кратно 4− a  другое, соответственно, кратно  i−2
2  .  Иначе N  не кратно 5, и аналогичным образом получаем, что одно из чисел mi − mj,  mi+ mj  кратно i−1
5  .

Рассмотрим пятиэлементное подмножество  ˆ
A ⊂ A1,  наименьший элемент ˆ
A  обозначим u,  а наибольший v.  Обозначим r= ⌈(u− 1)∕2⌉.  Если N  нечётно, положим α = u− 2,  β = r;  иначе положим α= r,β = u− 1.  Из доказанного следует, что элементы множества        ˆ
{ms :s∈ A} дают не более двух различных остатков по модулю  α
2  и не более двух различных остатков по модулю β
5.  Значит, в ˆA  найдутся два различных элемента i< j  такие, что mj − mi  кратно  α β
2 5 .  Тогда по (1) получаем

10v ≥ 10j ≥ 2⋅10(k−1)∕22α5β ≥ 10(k−1)∕2+(u−1)∕22(u−1)∕2 > 10u−12u∕2,

откуда следует что v
u > 1,01.  Таким образом, если разбить отрезок [k∕2,k]  на группы подряд идущих чисел, в каждой из которых отношение любых двух элементов меньше чем 1,01  (количество таких групп меньше, например, миллиона), то любая из этих групп содержит не более 4 элементов множества A1.  Отсюда вытекает ограниченность числа |A1|= f(N )− 1.

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!