Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 19 № 673375
i

Обо­зна­чим через τ(n) ко­ли­че­ство де­ли­те­лей на­ту­раль­но­го числа n, вклю­чая еди­ни­цу и само число. Число n будем на­зы­вать хо­ро­шим, если n де­лит­ся на τ(n).

а)  Может ли по­след­ней циф­рой хо­ро­ше­го числа быть 3?

б)  Сколь­ко су­ще­ству­ет не­чет­ных хо­ро­ших чисел n мень­ше или равно 1000?

в)  Пусть p  — про­стое число. Сколь­ко ре­ше­ний имеет урав­не­ние n = p умно­жить на \tau левая круг­лая скоб­ка n пра­вая круг­лая скоб­ка при фик­си­ро­ван­ном зна­че­нии p?

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Сразу за­ме­тим, что ко­ли­че­ство де­ли­те­лей числа  p_1 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k_1 пра­вая круг­лая скоб­ка p_2 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k_2 пра­вая круг­лая скоб­ка \ldots p_n в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k_n пра­вая круг­лая скоб­ка вы­чис­ля­ет­ся по фор­му­ле  левая круг­лая скоб­ка k_1 плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка k_2 плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка \ldots левая круг­лая скоб­ка k_n плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка .

а)  До­пу­стим, что такое число есть. Оно не­чет­но, по­это­му может де­лить­ся толь­ко на не­чет­ные числа. Зна­чит,  левая круг­лая скоб­ка k_1 плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка k_2 плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка \ldots левая круг­лая скоб­ка k_n плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка   — не­чет­ное, по­это­му все  k_1, k_2, \ldots, k_n четны. Тогда число яв­ля­ет­ся точ­ным квад­ра­том, од­на­ко квад­ра­ты не могут за­кан­чи­вать­ся на 3. По­лу­че­но про­ти­во­ре­чие.

б)  Из пунк­та а) оче­вид­но, что не­чет­ное хо­ро­шее число обя­за­но быть точ­ным квад­ра­том. При этом если оно яв­ля­ет­ся квад­ра­том про­сто­го числа, то имеет ровно три де­ли­те­ля, зна­чит, хо­ро­шим из таких чисел яв­ля­ет­ся толь­ко 32. По­сколь­ку  31 в квад­ра­те мень­ше 1000 мень­ше 33 в квад­ра­те , оста­ет­ся про­ве­рить толь­ко числа 12, 92, 152, 212, 252 и 272:

—   \tau левая круг­лая скоб­ка 1 в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка = 1, под­хо­дит.

—   \tau левая круг­лая скоб­ка 9 в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка = \tau левая круг­лая скоб­ка 3 в сте­пе­ни 4 пра­вая круг­лая скоб­ка = 5, не под­хо­дит.

—   \tau левая круг­лая скоб­ка 9 в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка = \tau левая круг­лая скоб­ка 3 в сте­пе­ни 4 пра­вая круг­лая скоб­ка = 5, не под­хо­дит.

—   \tau левая круг­лая скоб­ка 15 в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка = \tau левая круг­лая скоб­ка 3 в квад­ра­те умно­жить на 5 в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка = 9, под­хо­дит.

—   \tau левая круг­лая скоб­ка 21 в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка = \tau левая круг­лая скоб­ка 3 в квад­ра­те умно­жить на 7 в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка = 9, под­хо­дит.

—   \tau левая круг­лая скоб­ка 25 в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка = \tau левая круг­лая скоб­ка 5 в сте­пе­ни 4 пра­вая круг­лая скоб­ка = 5, под­хо­дит.

—   \tau левая круг­лая скоб­ка 27 в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка = \tau левая круг­лая скоб­ка 3 в сте­пе­ни 6 пра­вая круг­лая скоб­ка = 7, не под­хо­дит.

Итак, под­хо­дят толь­ко 1, 32, 152, 212, 252, то есть пять чисел.

в)  Ясно, что n крат­но p. Пусть  n = p в сте­пе­ни x умно­жить на y, где y не крат­но p. Тогда пре­об­ра­зу­ем урав­не­ние:

 n = p \tau левая круг­лая скоб­ка n пра­вая круг­лая скоб­ка ,

 p в сте­пе­ни x умно­жить на y = p \tau левая круг­лая скоб­ка p в сте­пе­ни x умно­жить на y пра­вая круг­лая скоб­ка ,

 p в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка x минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка умно­жить на y = левая круг­лая скоб­ка x плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка \tau левая круг­лая скоб­ка y пра­вая круг­лая скоб­ка .

Оче­вид­но, что  y боль­ше или равно \tau левая круг­лая скоб­ка y пра­вая круг­лая скоб­ка , по­сколь­ку все де­ли­те­ли y со­дер­жат­ся среди y чисел  1, 2, 3, \ldots, y. Зна­чит,  p в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка x минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше или равно x плюс 1. Вы­яс­ним, когда такое воз­мож­но:

—  если  x = 1, это утвер­жде­ние верно при любом p.

—  если  x = 2, то  p мень­ше или равно 3.

—  если  x = 3, то  p в квад­ра­те мень­ше или равно 4, то есть  p = 2.

При про­чих  x боль­ше или равно 4 по­лу­ча­ем:

 p в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка x минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка боль­ше или равно 2 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка x минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка = 4 умно­жить на 2 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка x минус 3 пра­вая круг­лая скоб­ка боль­ше или равно 4 левая круг­лая скоб­ка x минус 2 пра­вая круг­лая скоб­ка боль­ше x плюс 1.

Мы ис­поль­зу­ем не­ра­вен­ство  2 в сте­пе­ни n боль­ше или равно n плюс 1 при  n боль­ше или равно 0, об­ра­ща­ю­ще­е­ся в ра­вен­ство при  n = 0 и  n = 1 и вер­ное при  n боль­ше 2, по­сколь­ку функ­ция  2 в сте­пе­ни n минус n минус 1 имеет про­из­вод­ную  2 в сте­пе­ни n \ln2 минус 1 боль­ше 2 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка n минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка минус 1 боль­ше или равно 2 минус 1 боль­ше 0 при  n боль­ше или равно 2 и по­то­му воз­рас­та­ет (сле­до­ва­тель­но, по­ло­жи­тель­на).

Раз­бе­рем остав­ши­е­ся слу­чаи. Пусть  p боль­ше 3. Тогда  x = 1 и урав­не­ние при­ни­ма­ет вид  y = 2 \tau левая круг­лая скоб­ка y пра­вая круг­лая скоб­ка . По­сколь­ку  \tau левая круг­лая скоб­ка y пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше или равно 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: y конец ар­гу­мен­та (все де­ли­те­ли числа раз­би­ва­ют­ся на пары, да­ю­щие в про­из­ве­де­нии это число, а один из эле­мен­тов каж­дой пары не пре­вос­хо­дит  ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: y конец ар­гу­мен­та пра­вая круг­лая скоб­ка , по­лу­ча­ем  y мень­ше или равно 4 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: y конец ар­гу­мен­та , то есть  y мень­ше или равно 16. Пе­ре­би­рая такие числа, на­хо­дим y  =  8 или y  =  12. Итак, го­дят­ся лишь два числа  — 8p и 12p.

Пусть p  =  3. При  x = 1 урав­не­ние при­ни­ма­ет вид  y = 2 \tau левая круг­лая скоб­ка y пра­вая круг­лая скоб­ка , но те­перь  n = 12p не под­хо­дит, по­сколь­ку 12 крат­но p. Итак, го­дит­ся лишь  n = 8p = 24. При  x = 2 урав­не­ние при­ни­ма­ет вид  3y = 3 \tau левая круг­лая скоб­ка y пра­вая круг­лая скоб­ка , то есть  y = \tau левая круг­лая скоб­ка y пра­вая круг­лая скоб­ка . Го­дят­ся y  =  1 или y  =  2, дру­гие числа y не будут крат­ны y – 1 и по­то­му будут иметь менее y де­ли­те­лей. Зна­чит, n  =  9 или n  =  18.

Пусть p  =  2. При x  =  1 те­перь не под­хо­дят ни 8p, ни 12p. При  x = 2 урав­не­ние при­ни­ма­ет вид  2y = 3 \tau левая круг­лая скоб­ка y пра­вая круг­лая скоб­ка . Зна­чит, y крат­но 3 и при этом  2y мень­ше или равно 3 умно­жить на 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: y конец ар­гу­мен­та , от­ку­да  y мень­ше или равно 9. Пе­ре­бор по­ка­зы­ва­ет, что y  =  3 под­хо­дит, а y  =  6 и y  =  9  — нет (y  =  6 под­хо­дит в это урав­не­ние, но крат­но 2). Итак, еще один ответ это  2 в квад­ра­те умно­жить на 3 = 12.

На­ко­нец, при  x = 3 урав­не­ние при­ни­ма­ет вид  4y = 4 \tau левая круг­лая скоб­ка y пра­вая круг­лая скоб­ка , то есть  y = \tau левая круг­лая скоб­ка y пра­вая круг­лая скоб­ка . Го­дят­ся y  =  1 или y  =  2 (вто­рое зна­че­ние на самом деле не под­хо­дит, по­сколь­ку крат­но p), дру­гие числа y не будут крат­ны y – 1 и по­то­му будут иметь менее y де­ли­те­лей. Итак, го­дит­ся лишь n  =  8.

 

Ответ: а)  нет; б)  5; в)  при p  =  2 под­хо­дят числа 8 и 12; при p  =  3 под­хо­дят числа 9, 18 и 24; при про­чих p под­хо­дят числа 8p и 12p.

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния вы­пол­не­ния за­да­нияБаллы
Обос­но­ван­но по­лу­че­ны вер­ные от­ве­ты в пунк­тах а), б) и в).4
Обос­но­ван­но по­лу­чен вер­ный ответ в пунк­те в) и обос­но­ван­но по­лу­чен вер­ный ответ в пунк­те а) или б).3
Обос­но­ван­но по­лу­че­ны вер­ные от­ве­ты в пунк­тах а) и б)

ИЛИ

обос­но­ван­но по­лу­чен вер­ный ответ в пунк­те в)

2
Обос­но­ван­но по­лу­чен вер­ный ответ в пунк­те а) или б).1
Ре­ше­ние не со­от­вет­ству­ет ни од­но­му из кри­те­ри­ев, пе­ре­чис­лен­ных выше.0
Мак­си­маль­ный балл4
Источник: А. Ларин. Тре­ни­ро­воч­ный ва­ри­ант № 486
Классификатор алгебры: Числа и их свой­ства