socrates έγραψε:AΣΚΗΣΗ 1074
Οι θετικοί ακέραιοι

είναι τέτοιοι ώστε
Να δείξετε ότι κάθε αριθμός του συνόλου

γράφεται σαν άθροισμα κάποιων από τους αριθμούς
Το τελευταίο πρόβλημα είναι από το πρώτο τμήμα της πρώτης φάσης της πολωνικής μαθηματικής ολυμπιάδας και η προθεσμία λήγει στις 30 Σεπ. 2014
Αν μας παρακολουθούν και πολωνοί, τότε ας περιμένουμε λίγο..
Είναι ένα πολύ ωραίο πρόβλημα...

Πάρα πολύ ωραίο Θανάση!
Χρησιμοποιούμε τη μέθοδο της μαθηματικής επαγωγής. Για

έχουμε μόνο έναν αριθμό

με άθροισμα

και το ζητούμενο είναι άμεσο. Πιο ενδιαφέρον είναι για

. Τότε έχουμε δύο αριθμούς με άθροισμα

άρα είτε

ή

και

(ή ανάποδα). Στην πρώτη περίπτωση

ενώ στη δεύτερη περίπτωση

.
Τώρα υποθέτουμε ότι το ζητούμενο αληθεύει για

το πλήθος αριθμούς και έστω

με άθροισμα

. Θα λέμε ότι ένας αριθμός

''πιάνεται'' αν υπάρχουν

, με διαφορετικούς δείκτες και άθροισμα

.
Έστω ότι

. Αυτή είναι η πιο απλή περίπτωση. Tουλάχιστον ένας από τους αριθμούς, έστω ο

, είναι ίσος με

γιατί αν όλοι ήταν μεγαλύτεροι ή ίσοι του

τότε το άθροισμα τους θα ήταν τουλάχιστον

, άτοπο. Παρατηρούμε τώρα ότι οι αριθμοί

είναι

στο πλήθος και έχουν άθροισμα

. Από επαγωγή όλοι οι αριθμοί

πιάνονται ενώ ο

πιάνεται αφού

.
Τώρα μελετάμε την περίπτωση όπου το άθροισμα τους είναι ακριβώς

και είναι πιο περίπλοκη. Έχουμε

. Έστω χωρίς βλάβη της γενικότητας ότι

, ότι

και ότι

. Τότε

. Παρατηρούμε ότι

. Άρα από την επαγωγική υπόθεση όλα τα αθροίσματα

πιάνονται. Μένουν τα αθροίσματα

. Ξεκινώντας από την

μπορούμε να μεταφέρουμε τα

στο δεξί μέλος ουτώς ώστε όλα τα

να πιάνονται για όλα τα

. Για να πιαστούν όλα είναι αρκετό να ισχύει

ή ισοδύναμα

. Μόλις αποδείξουμε αυτήν την ανισότητα η απόδειξη έχει ολοκληρωθεί.
Έχουμε

που λύνοντας ως προς

δίνει
Τελικά είναι αρκετό να ισχύει ότι

. Παρατηρούμε ότι

γιατί αν

τότε

που θα έδινε τουλάχιστον

αριθμούς μεγαλύτερους ή ίσους του

με άθροισμα τουλάχιστον

, άτοπο. Τώρα το πρώτο μέλος της ανισότητας είναι αύξουσα συνάρτηση του

και άρα

όπως θέλαμε.
Μου είχε ξεφύγει κάτι στο τελευταίο βήμα. Ελπίζω τώρα να είναι σωστή. Ευχαριστώ το Θανάση που με ενημέρωσε.