Μαθηματικοί διαγωνισμοί - Γυμνάσιο

Συντονιστές: cretanman, Demetres, polysot, socrates, silouan

jason.prod
Δημοσιεύσεις: 141
Εγγραφή: Τρί Φεβ 25, 2014 5:29 pm

Re: Μαθηματικοί διαγωνισμοί - Γυμνάσιο

#2341

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από jason.prod »

ealexiou έγραψε:
ealexiou έγραψε:
jasonmaths4ever έγραψε:
ΔΗΜΗΤΡΗΣ ΙΩΑΝΝΟΥ έγραψε:ΑΣΚΗΣΗ 1200: Να εξετάσετε αν ο αριθμός \displaystyle{1^{56}+2^{56}+3^{56}+ ... + 56^{56}} , διαιρείται με το \displaystyle{56}
Σημείωση: Ας λύσουμε και την άσκηση
ΑΣΚΗΣΗ 1201: Να αποδείξετε ότι ο αριθμός \displaystyle{1^{56}+2^{56}+3^{56}+ ... + 56^{56}} , διαιρείται με το \displaystyle{28}. Είναι αρκετά παρόμοια.
A= 1^{56} +2^{56} +3^{56}+...+56^{56}=\left(1^{56}+3^{56}+5^{56}+ ...+55^{56}\right)+ \left(2^{56}+4^{56}+6^{56}+...+56^{56}\right)

Amod4 \equiv \left(\ \underbrace{1mod4+1mod4+1mod4+...+1mod4}_{28 \  \varphi  o  \rho  \varepsilon  \varsigma \ 1mod4}\right)+\left(0mod4\right)

\equiv28mod4+0mod4 \equiv0mod4+0mod4=0mod4

Συνεπώς διαιρείται με το 4

Για την ...αντιγραφή
Ευθύμης
Συνεχίζοντας μετά το μεγάλο διάλειμμα, λόγω Κυριακής , θα δείξω-τρόπος του λέγειν- ότι η δοσμένη παράσταση διαιρείται και με το 7
Η προσέγγιση είναι τελείως εμπειρική και αυτοσχέδια και γίνεται μόνο για την "άγρια" χαρά που προσφέρει το "βάδισμα" σε άγνωστη και αχαρτογράφητη περιοχή, για εμένα εννοώ που δεν γνωρίζω θεωρία αριθμών. Προφανώς θα υπάρχει συντομότερη και κομψή λύση, την οποία με χαρά θα διαβάσω-μελετήσω.
Είναι: 2^3mod7=1\Rightarrow 2^{54}mod7=1, 4^3mod7=1\Rightarrow 4^{54}mod7= 1,...,56^3mod7=1\Rightarrow 56^{54}mod7=1

Συνεπώς \left(2^{56}+4^{56}+6^{56}+...+56^{56}\right)mod7= (2^2+4^2+6^2+...56^2)mod7= 2(2^2+4^2+6^2+28^2)mod7=0, άρα διαιρείται με το 7

Επίσης είναι: 1^{56} mod7=1\  \wedge (7^{56} ,  21^{56},  35^{56},   49^{56})mod7=0
και \left( 3^3,  5^3,  27^3,  31^3,   33^3,   41^3,   45^3,   47^3,   55^3\right)mod7=-1 \Rightarrow
\left( 3^{54},  5^{54},  27^{54},  31^{54},   33^{54},   41^{54},   45^{54},   47^{54},   55^{54}\right)mod7=-1\Rightarrow
\left( 3^{56},  5^{56},  27^{56},  31^{56},   33^{56},   41^{56},   45^{56},   47^{56},   55^{56}\right)mod7=
-1\cdot\left( 3^2+ 5^2+ 27^2+ 31^2+33^2+  41^2+45^2+47^2+55^2\right)mod7=0

και (9^3,  11^3, 13^3,15^3,   17^3, 19^3, 23^3, 25^3,29^3, 37^3,  39^3,  43^3,  51^3, 53^3)mod7=1 \Rightarrow
(9^{54},11^{54},13^{54},15^{54},17^{54},19^{54}, 23^{54},25^{54},29^{54},37^{54}, 39^{54}, 43^{54},51^{54}, 53^{54})mod7=1\Rightarrow\displaystyle{(9^{56}+11^{56}+13^{56}+15^{56}+17^{56}+19^{56}+ 23^{56}+25^{56}+29^{56}+37^{56}+ 39^{56}+ 43^{56}+51^{56}+53^{56})mod7= 1\cdot (9^2+11^2+13^2+15^2+17^2+19^2+}23^2+25^2+29^2+37^2+39^2+ 43^2+51^2+53^2)mod7=-1

Συνεπώς \left(1^{56}+3^{56}+5^{56}+...+55^{56}\right)mod7=1+0-1=0, άρα διαιρείται με το 7,

άρα και όλη η παράσταση A=1^{56}+2^{56}+3^{56}+...+56^{56} διαιρείται με το 7 και αφού διαιρείται με το 4, διαιρείται και με το 4\cdot7=28 , που είναι και το ζητούμενο.
Θα βάλω τη δικιά μου λύση σε hide για να την προσπαθήσουν και άλλοι.
Από το μικρό θεώρημα του Φερμά έχουμε x^{56} = (x^7)^8 \equiv x^8 \equiv x^2 (mod 7). Άρα αρκεί να δείξουμε ότι ο αριθμός 1^2 + 2^2 + ... + 56^2 = \frac{56\cdot57\cdot113}{6} διαιρείται με το 7, που είναι προφανές.
Προδρομίδης Κυπριανός-Ιάσων
Mihalis_Lambrou
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 18798
Εγγραφή: Κυρ Δεκ 21, 2008 2:04 am

Re: Μαθηματικοί διαγωνισμοί - Γυμνάσιο

#2342

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Mihalis_Lambrou »

ealexiou έγραψε:<...> άρα διαιρείται με το 7
jasonmaths4ever έγραψε: διαιρείται με το 7, που είναι προφανές.
Ωραιότατα.

Παρατηρείστε ότι έβαλα ερώτηση να αποδειχθεί μεταξύ άλλων ότι διαιρείται με το 7^2.

Ας προσθέσω ακόμη ότι αποδεικνύεται πως οι πρώτοι παράγοντες που σημείωσα, οι 2^2 \cdot 5^2 \cdot 7^2 \cdot 19 \cdot \cancel {119} ^{\, {\color {red} \, 113}}, βρίσκονται στην μεγαλύτερη δυνατή δύναμή τους. Για παράδειγμα, αποδεικνύεται ότι ο αριθμός διαιρείται με το 7^2 αλλά όχι με το 7^3. Όμοια, διαιρείται με το 19 αλλά όχι με το 19^2, και λοιπά.

Μ.

Edit: Σημείωσα με κόκκινο ένα τυπογραφικό μου σφάλμα (113 αντί 119) όπως άλλωστε φαίνεται στο αρχικό μου σχετικό μήνυμα.
Τελευταία επεξεργασία από το μέλος Mihalis_Lambrou την Δευ Μάιος 18, 2015 7:59 pm, έχει επεξεργασθεί 1 φορά συνολικά.
ealexiou
Δημοσιεύσεις: 1658
Εγγραφή: Παρ Νοέμ 15, 2013 10:06 pm
Τοποθεσία: ΒΟΛΟΣ

Re: Μαθηματικοί διαγωνισμοί - Γυμνάσιο

#2343

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από ealexiou »

Mihalis_Lambrou έγραψε:
ealexiou έγραψε:<...> άρα διαιρείται με το 7
jasonmaths4ever έγραψε: διαιρείται με το 7, που είναι προφανές.
Ωραιότατα.

Παρατηρείστε ότι έβαλα ερώτηση να αποδειχθεί μεταξύ άλλων ότι διαιρείται με το 7^2.

Ας προσθέσω ακόμη ότι αποδεικνύεται πως οι πρώτοι παράγοντες που σημείωσα, οι 2^2 \cdot 5^2 \cdot 7^2 \cdot 19 \cdot 119, βρίσκονται στην μεγαλύτερη δυνατή δύναμή τους. Για παράδειγμα, αποδεικνύεται ότι ο αριθμός διαιρείται με το 7^2 αλλά όχι με το 7^3. Όμοια, διαιρείται με το 19 αλλά όχι με το 19^2, και λοιπά.

Μ.
Διαιρετότητα με το 19

Από το μικρό θεώρημα του Fermat, που μόλις έμαθα, έχουμε:

x^{18}\equiv 1mod19  \Rightarrow x^{18\cdot3}=x^{54}\equiv 1mod19 \Rightarrow

\left(1^{56}+2^{56}+3^{56}+...+56^{56}\right) mod19 \equiv 1\cdot\left(1^2+2^2+3^2+...+56^2\right)mod19  \equiv

\left(56\cdot 57 \cdot \dfrac{113}{6}\right)mod19  \equiv \left(28\cdot 57\cdot \dfrac{113}{3}\right)mod19  \equiv\left(28\cdot19\cdot 113\right)mod19  \equiv 0

Άρα η παράσταση A διαιρείται με το 19

edit: Διέγραψα το λαθεμένο μέρος της απάντησης μου, αφού ήταν λάθος δεν έχει λόγο να υπάρχει.
Τελευταία επεξεργασία από το μέλος ealexiou την Δευ Μάιος 18, 2015 9:27 am, έχει επεξεργασθεί 2 φορές συνολικά.
Mihalis_Lambrou
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 18798
Εγγραφή: Κυρ Δεκ 21, 2008 2:04 am

Re: Μαθηματικοί διαγωνισμοί - Γυμνάσιο

#2344

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Mihalis_Lambrou »

ealexiou έγραψε:
Διαιρετότητα με το 19

Από το μικρό θεώρημα του Fermat, που μόλις έμαθα, έχουμε:

<...>
:coolspeak:
ealexiou
Δημοσιεύσεις: 1658
Εγγραφή: Παρ Νοέμ 15, 2013 10:06 pm
Τοποθεσία: ΒΟΛΟΣ

Re: Μαθηματικοί διαγωνισμοί - Γυμνάσιο

#2345

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από ealexiou »

Πιθανόν και να κάνω λάθος, άπειρος ών στη Θεωρία Αριθμών, αλλά νομίζω ότι ο 119 δεν διαιρεί τον A
119=7\cdot17 και με κάθε επιφύλαξη και προς έλεγχο, βρήκα ότι A \equiv 1mod17

Διαιρετότητα με το 113
Κάνω χρήση του κριτηρίου Euler a^{\left(\dfrac{p-1}{2}\right)}\equiv \left(\dfrac{a}{p}\right)modp
όπου p περιττός πρώτος και \left(\dfrac{a}{p}\right) το σύμβολο Legendre:

\left(\dfrac{a}{p}\right)=\begin{cases} & 1, \ \alpha  \nu\ a\  \tau  \varepsilon  \tau  \rho a \gamma  \omega  \nu \iota \kappa  o\   \upsilon  \pi  o  \lambda  o\iota \pi  o\ (modp),\ p\   \delta  \varepsilon  \nu  \mid  \alpha   \\&  0,\  \alpha  \nu\ p \mid a \\& -1,\  \alpha  \lambda  \lambda \iota \omega  \varsigma \\  \end{cases}
(Από το βιβλίο του Μπάμπη Στεργίου, Σιλουανού Μπραζιτίκου Μαθηματικοί διαγωνισμοί 2, μέχρι τώρα έχω διαβάσει, τι άλλο; το κεφάλαιο περί συνδυαστικής )

Στην περίπτωση μας p=113  \wedge  a=1,2,3,...,56

Έτσι έχουμε:
1^{56}mod113=1,2^{56}mod113=1,3^{56}mod113=-1, 4^{56}mod113=1, 5^{56}mod113=-1, 6^{56}mod113=-1, 7^{56}mod113=1, 8^{56}mod113=1, 9^{56}mod113=1, 10^{56}mod113 =-1

11^{56}mod113=1,12^{56}mod113=-1,13^{56}mod113=1, 14^{56}mod113=1, 15^{56}mod113=1, 16^{56}mod113=1, 17^{56}mod113=-1, 18^{56}mod113=1, \displaystyle{19^{56}mod113=-1,} 20^{56}mod113 =-1

21^{56}mod113=-1,22^{56}mod113=1,23^{56}mod113=-1, 24^{56}mod113=-1, 25^{56}mod113=1, 26^{56}mod113=1, 27^{56}mod113 =-1, 28^{56}mod113 =1, 29^{56}mod113 =-1, 30^{56}mod113 = 1

31^{56}mod113=1,32^{56}mod113=1,33^{56}mod113=-1, 34^{56}mod113=-1, 35^{56}mod113=-1, 36^{56}mod113=1 37^{56}mod113=-1, 38^{56}mod113 =-1, 39^{56}mod113=-1, 40^{56}mod113 = -1

41^{56}mod113=1,42^{56}mod113=-1, 43^{56}mod113=-1, 44^{56}mod113=1, 45^{56}mod113=-1, 46^{56}mod113=-1, 47^{56}mod113=-1, 48^{56}mod113 =-1, 49^{56}mod113 =1, 50^{56}mod113 =1

51^{56}mod113=1,52^{56}mod113=1, 53^{56}mod113=1, 54^{56}mod113=-1, 55^{56}mod113=-1, 56^{56}mod113=1

Άρα Amod113  \equiv(1+1-1+1-1-1+ 1+1+1-1+1-1+ 1+1+1 +1- 1 +1-1-1-1+1-1- 1+1 +1 -1+1-1+1+ 1+1-1-1-1+1 -1-1-1-1+ 1-1-1+1-1-1 -1-1+1+1 +1+1+1-1-1+1)mod113 \equiv(28-28)mod113 \equiv0mod113

Άρα 113 | A

Υ.Γ Μπάμπη, Σιλουανέ επ' ευκαιρία θερμά σας ευχαριστώ για το εξαιρετικό και κατανοητό βιβλίο σας!
Τελευταία επεξεργασία από το μέλος ealexiou την Τρί Μάιος 19, 2015 4:35 am, έχει επεξεργασθεί 1 φορά συνολικά.
Mihalis_Lambrou
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 18798
Εγγραφή: Κυρ Δεκ 21, 2008 2:04 am

Re: Μαθηματικοί διαγωνισμοί - Γυμνάσιο

#2346

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Mihalis_Lambrou »

ealexiou έγραψε:Πιθανόν και να κάνω λάθος, άπειρος ών στη Θεωρία Αριθμών, αλλά νομίζω ότι ο 119 δεν διαιρεί τον A
119=7\cdot17 και με κάθε επιφύλαξη και προς έλεγχο, βρήκα ότι A \equiv 1mod17
Δεν κάνεις λάθος. Το 119 είναι τυπογραφικό σφάλμα (θα κάνω διόρθωση). Άλλωστε την πρώτη φορά που έγραψα την άσκηση, το είχα σωστά ως 113 .
Mihalis_Lambrou έγραψε: Ακόμα καλύτερα, δείξτε ότι ο παραπάνω αριθμός διαιρείται με το 2^2\cdot 5^2\cdot 7^2\cdot 19\cdot 113, και οι υπομονετικοί ας δείξουν ότι διαιρείται δια του 2^2\cdot 5^2\cdot 7^2\cdot 19\cdot 113\cdot 6131
Ζητώ συγνώμη για το τυπογραφικό σφάλμα. Τουλάχιστον ανακουφίζομαι από το γεγονός ότι φαίνεται από χιλιόμετρα ότι πρόκειται για τυπογραφικό αφού ο 119 δεν είναι πρώτος, ενώ οι παραγοντοποίηση που σημείωσα είναι γινόμενο πρώτων. Για να μην πω ότι ο 119 έχει 7 μέσα του, που με το 7^2 που εμφανίζεται, θα είχαμε παράγοντα τον 7^3 ενώ ρητά σημείωσα ότι ο 7^3 δεν ειναι παράγοντας. Όπως και να είναι, ζητώ συγνώμη από όσους ταλαιπώρησα.
Mihalis_Lambrou
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 18798
Εγγραφή: Κυρ Δεκ 21, 2008 2:04 am

Re: Μαθηματικοί διαγωνισμοί - Γυμνάσιο

#2347

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Mihalis_Lambrou »

ealexiou έγραψε: Στην περίπτωση μας p=113  \wedge  a=1,2,3,...,56

Έτσι έχουμε:
1^{56}mod113=1,2^{56}mod113=1,3^{56}mod113=-1, 4^{56}mod113=1, 5^{56}mod113=-1, 6^{56}mod113=-1, 7^{56}mod113=1, 8^{56}mod113=1, 9^{56}mod113=1, 10^{56}mod113 =-1

11^{56}mod113=1,12^{56}mod113=-1,13^{56}mod113=1, 14^{56}mod113=1, 15^{56}mod113=1, 16^{56}mod113=1, 17^{56}mod113=-1, 18^{56}mod113=1, \displaystyle{19^{56}mod113=-1,} 20^{56}mod113 =-1

21^{56}mod113=-1,22^{56}mod113=1,23^{56}mod113=-1, 24^{56}mod113=-1, 25^{56}mod113=1, 26^{56}mod113=1, 27^{56}mod113 =-1, 28^{56}mod113 =1, 29^{56}mod113 =-1, 30^{56}mod113 = 1

31^{56}mod113=1,32^{56}mod113=1,33^{56}mod113=-1, 34^{56}mod113=-1, 35^{56}mod113=-1, 36^{56}mod113=1 37^{56}mod113=-1, 38^{56}mod113 =-1, 39^{56}mod113=-1, 40^{56}mod113 = -1

41^{56}mod113=1,42^{56}mod113=-1, 43^{56}mod113=-1, 44^{56}mod113=1, 45^{56}mod113=-1, 46^{56}mod113=-1, 47^{56}mod113=-1, 48^{56}mod113 =-1, 49^{56}mod113 =1, 50^{56}mod113 =1

51^{56}mod113=1,52^{56}mod113=1, 53^{56}mod113=1, 54^{56}mod113=-1, 55^{56}mod113=-1, 56^{56}mod113=1

Άρα Amod113  \equiv(1+1-1+1-1-1+ 1+1+1-1+1-1+ 1+1+1 +1- 1 +1-1-1-1+1-1- 1+1 +1 -1+1-1+1+ 1+1-1-1-1+1 -1-1-1-1+ 1-1-1+1-1-1 -1-1+1+1 +1+1+1-1-1+1)mod113 \equiv(28-28)mod113 \equiv0mod113

Άρα 113 | A
Ωωωωωωω! Επιφώνημα θαυμασμού αλλά και αμηχανίας.

Σωστά μεν αλλά επειδή η παραπάνω μέθοδος είναι ιδιαίτερα επίπονη (φαντάσου άλλωστε η άσκηση αντί για 56 να είχε 560 ή 5600 να δεις τι θα γινόταν) και επειδή η άσκηση είναι στον φάκελο των Ολυμπιάδων, ας δούμε μία λύση πιο κοντά στο πνεύμα του θεματοθέτη. Άσε που θεωρώ ότι στην παραπάνω μέθοδο αποκρύπτονται αρκετές πράξεις, για παράδειγμα από που και ως που είναι αυτονόητο ότι π.χ. ο 32 είναι τετραγωνικό υπόλοιπο του 113 ενώ ο 33 δεν είναι; (Δεν λέω ότι είναι λάθος, αλλά ότι δεν φαίνονται και άλλες επίπονες πράξεις, 56 τον αριθμό.)

Για όφελος των μαθητών μας:

Εξετάζουμε το άθροισμα 1^{56}+2^{56}+... + 56^{56}+57^{56} + ... + 112^{56} = A+B,  \, (*). Επειδή οι 57^{56}, \,  ... \, ,  112^{56} γράφονται (113-56)^{56}, \,  ... \, ,  (113-1)^{56} τα υπόλοιπά τους μόντουλο 113 είναι αντίστοιχα ίσα με των 56^{56}, 55^{56}, ... , 1^{56}. Άρα A + B \equiv 2A \mod 113.

Τώρα εύκολα βλέπουμε ότι A+B\equiv 0 \mod 113 . Ένας τρόπος να το δούμε είναι με στοιχειώδη Μαθηματικά και έχουμε δει πολλά παρόμοια θέματα στο φόρουμ. Για λόγους ποικιλίας γράφω άλλο τρόπο, πιο προχωρημένο, με το σύμβολο Legendre: Από το κριτήριο του Euler για τον περιττό πρώτο 113 ακριβώς οι μισοί από τους 1, 2, , ... , 112 είναι τετραγωνικά κατάλοιπά του ενώ οι άλλοι μισοί δεν είναι. Άρα ακριβώς οι μισοί έχουν σύμβολο Legendre ίσο 1 και οι άλλοι μισοί -1, οπότε το A+B\equiv 0 \mod 113.

Δηλαδή δείξαμε 113 \,| \,2A . Από εδώ αμέσως συνάγουμε 113 \,| \, A, όπως θέλαμε.

Φιλικά,

Μιχάλης
ΔΗΜΗΤΡΗΣ ΙΩΑΝΝΟΥ
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 4830
Εγγραφή: Τρί Αύγ 31, 2010 10:37 pm
Τοποθεσία: Ιστιαία Ευβοίας

Re: Μαθηματικοί διαγωνισμοί - Γυμνάσιο

#2348

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από ΔΗΜΗΤΡΗΣ ΙΩΑΝΝΟΥ »

ΑΣΚΗΣΗ 1202 Έστω \displaystyle{p} τυχαίος πρώτος αριθμός. Να αποδείξετε ότι υπάρχουν άπειροι φυσικοί αριθμοί n , που είναι τέτοιοι, ώστε ο

αριθμός \displaystyle{n.3^{n+4}+5} να διαιρείται με τον p.
gavrilos
Δημοσιεύσεις: 1031
Εγγραφή: Παρ Δεκ 07, 2012 4:11 pm

Re: Μαθηματικοί διαγωνισμοί - Γυμνάσιο

#2349

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από gavrilos »

ΔΗΜΗΤΡΗΣ ΙΩΑΝΝΟΥ έγραψε:ΑΣΚΗΣΗ 1202 Έστω \displaystyle{p} τυχαίος πρώτος αριθμός. Να αποδείξετε ότι υπάρχουν άπειροι φυσικοί αριθμοί n , που είναι τέτοιοι, ώστε ο

αριθμός \displaystyle{n.3^{n+4}+5} να διαιρείται με τον p.
Για \displaystyle{p\geq 5} μπορούμε να επιλέξουμε \displaystyle{n=(m\cdot d+1)p-5 \ ,m\in \mathbb{N}} όπου \displaystyle{d=ord_{p}(3)} δηλαδή ο ελάχιστος θετικός ακέραιος τέτοιος ώστε \displaystyle{3^{d}\equiv 1\pmod p}.

Τότε \displaystyle{\left[(md+1)p-5\right]\cdot 3^{(md+1)p-1}+5\equiv (md+1)\cdot p\cdot 3^{(md+1)p-1}-5\cdot 3^{(md+1)p-1}+5\equiv 5\left(1-3^{(md+1)p-1}\right)}

\displaystyle{\equiv 5\left(1-3^{mdp}\cdot 3^{p-1}\right)\equiv 5\left(1-3^{mdp}\right)\equiv 5\cdot \left(1-(3^{d})^{mp}\right)\equiv 5\cdot 0\equiv 0\pmod p} και το ζητούμενο αποδείχθηκε,

κι αυτό γιατί ο \displaystyle{m} παίρνει όλες τις τιμές στο \displaystyle{\mathbb{N}}.

Για \displaystyle{p=3} δεν υπάρχει κανένας τέτοιος \displaystyle{n}.
Γιώργος Γαβριλόπουλος
ΔΗΜΗΤΡΗΣ ΙΩΑΝΝΟΥ
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 4830
Εγγραφή: Τρί Αύγ 31, 2010 10:37 pm
Τοποθεσία: Ιστιαία Ευβοίας

Re: Μαθηματικοί διαγωνισμοί - Γυμνάσιο

#2350

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από ΔΗΜΗΤΡΗΣ ΙΩΑΝΝΟΥ »

gavrilos έγραψε:
ΔΗΜΗΤΡΗΣ ΙΩΑΝΝΟΥ έγραψε:ΑΣΚΗΣΗ 1202 Έστω \displaystyle{p} τυχαίος πρώτος αριθμός. Να αποδείξετε ότι υπάρχουν άπειροι φυσικοί αριθμοί n , που είναι τέτοιοι, ώστε ο

αριθμός \displaystyle{n.3^{n+4}+5} να διαιρείται με τον p.
Για \displaystyle{p\geq 5} μπορούμε να επιλέξουμε \displaystyle{n=(m\cdot d+1)p-5 \ ,m\in \mathbb{N}} όπου \displaystyle{d=ord_{p}(3)} δηλαδή ο ελάχιστος θετικός ακέραιος τέτοιος ώστε \displaystyle{3^{d}\equiv 1\pmod p}.

Τότε \displaystyle{\left[(md+1)p-5\right]\cdot 3^{(md+1)p-1}+5\equiv (md+1)\cdot p\cdot 3^{(md+1)p-1}-5\cdot 3^{(md+1)p-1}+5\equiv 5\left(1-3^{(md+1)p-1}\right)}

\displaystyle{\equiv 5\left(1-3^{mdp}\cdot 3^{p-1}\right)\equiv 5\left(1-3^{mdp}\right)\equiv 5\cdot \left(1-(3^{d})^{mp}\right)\equiv 5\cdot 0\equiv 0\pmod p} και το ζητούμενο αποδείχθηκε,

κι αυτό γιατί ο \displaystyle{m} παίρνει όλες τις τιμές στο \displaystyle{\mathbb{N}}.

Για \displaystyle{p=3} δεν υπάρχει κανένας τέτοιος \displaystyle{n}.
:clap2: Μπράβο gavrilos! Και επίσης εντόπισες την δική μου παράλειψη, ότι δηλαδή πρέπει p\neq 3

Γράφω και μια ακόμα λύση: Από το μικρό θεώρημα του Fermat, έχουμε ότι αν \displaystyle{(p,3)=1}, τότε \displaystyle{3^{p-1}\equiv 1modp}

Δηλαδή, αν \displaystyle{p\neq 3} έχουμε ότι \displaystyle{3^{p-1}\equiv 1modp}. Για \displaystyle{m=2,3,...,} θεωρούμε τους άπειρους αριθμούς \displaystyle{n=(p-1)(mp+1)-4}, και θα αποδείξουμε ότι

\displaystyle{p|n.3^{n+4}+5} Πράγματι, από \displaystyle{3^{p-1}\equiv 1modp \Rightarrow (3^{p-1})^{mp+1}\equiv 1modp \Rightarrow 3^{n+4}\equiv 1modp} , (ΣΧΕΣΗ 1)

Από την σχέση \displaystyle{n=(p-1)(mp+1)-4 }, έχουμε ότι \displaystyle{n=mp^2 +p-mp-1-4\Rightarrow n=(mp+1-m)p-5 \Rightarrow n\equiv -5modp}, (ΣΧΕΣΗ 2)

Από τις σχέσεις (1) και (2) έπεται ότι \displaystyle{n.3^{n+4}\equiv -5modp} και άρα \displaystyle{n.3^{n+4}+5 \equiv 0modp} και η απόδειξη ολοκληρώθηκε.
Άβαταρ μέλους
Αρχιμήδης 6
Δημοσιεύσεις: 1205
Εγγραφή: Παρ Αύγ 27, 2010 11:27 pm
Τοποθεσία: ΚΑΛΑΜΑΤΑ

Re: Μαθηματικοί διαγωνισμοί - Γυμνάσιο

#2351

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Αρχιμήδης 6 »

Καταρχήν πολύ ωραία άσκηση και πολύ ωραίες λύσεις.

Για την μεν λύση του Gavrilos θα πω ότι είναι ένα σκαλάκι παραπάνω διότι δεν εφαρμόζει το γνωστό θεώρημα για να βρει τιμές x ώστε a^x=1modp (γενικά..) . Η άλλη απόδειξη του Δημήτρη που στην ουσία έχει την ίδια στρατηγική επίθεσης είναι και αυτή όμορφη γιατί πολύ απλά κάνει εφαρμογή ενός σημαντικού θεωρήματος που εμφανίζεται πολύ συχνά σε διαγωνισμούς.

Να πω απλά ότι η στρατηγική των λύσεων είναι απλή άσχετα αν τα n είναι ουρανοκατέβατα...

Αρκεί να προσέξουμε ότι το να βρεις άπειρους n ώστε p|n3^{n+4}+5 σπάει με το να βρεις άπειρους n έτσι ώστε για κάποιον x να ισχύει:

3^{n+4}=xmodp

nx=-5modp

δηλαδή αρχικά (στο μυαλό μας ) θέτουμε 3^{n+4}=xmodp . Το x στην περίπτωση μας βολεύει να είναι ίσο με 1 και ο Gavrilos το κατάφερε με ord ενώ ο Δημήτρης με εφαρμογή του Θεωρήματος .
Λάθε βιώσας-Επίκουρος
Κανακάρης Δημήτριος.
socrates
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 6603
Εγγραφή: Δευ Μαρ 09, 2009 1:47 pm
Τοποθεσία: Θεσσαλονίκη
Επικοινωνία:

Re: Μαθηματικοί διαγωνισμοί - Γυμνάσιο

#2352

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από socrates »

ΑΣΚΗΣΗ 1203
Έστω \displaystyle{a,b,c} θετικοί πραγματικοί αριθμοί. Να δείξετε ότι

\displaystyle{\dfrac{a}{b(b+c)^2}+\dfrac{b}{c(c+a)^2}+\dfrac{c}{a(a+b)^2}\ge\dfrac{9}{4(ab+bc+ac)}.}
http://forum.gil.ro/viewtopic.php?f=19& ... 116d5549f2


ΑΣΚΗΣΗ 1204
Έστω \displaystyle{a,b,c} θετικοί πραγματικοί αριθμοί με \displaystyle{a+b+c=1.} Να δείξετε ότι

\displaystyle{\frac{7+2b}{1+a}+\frac{7+2c}{1+b}+\frac{7+2a}{1+c}\geq\frac{69}{4} .}

Για το μέγιστο, δείτε εδώ: viewtopic.php?f=111&t=49617


ΑΣΚΗΣΗ 1205
Έστω \displaystyle{a,b,c} θετικοί πραγματικοί αριθμοί με \displaystyle{a+b+c=1.} Να δείξετε ότι

\displaystyle{\frac{1+ab}{a+b}+\frac{1+bc}{b+c}+\frac{1+ca}{c+a}\geq 5.}


ΑΣΚΗΣΗ 1206
Έστω \displaystyle{x,y,z} θετικοί πραγματικοί αριθμοί. Να δείξετε ότι

\displaystyle{ \frac{y}{xy+2y+1}+\frac{z}{yz+2z+1}+\frac{x}{zx+2x+1}\leq \frac{3}{4}.}


ΑΣΚΗΣΗ 1207
Έστω \displaystyle{a,b,c} θετικοί πραγματικοί αριθμοί με \displaystyle{a+b+c=3.} Να δείξετε ότι

\displaystyle{ 2(ab+bc+ca)-3abc\ge  a \sqrt{\frac{b^2+c^2}{2}}+ b \sqrt{\frac{c^2+a^2}{2}}+ c \sqrt{\frac{a^2+b^2}{2}}.}


ΑΣΚΗΣΗ 1208
Έστω \displaystyle{a,b,c} θετικοί πραγματικοί αριθμοί. Να δείξετε ότι

\displaystyle{[(3a^2+1)^2+2(1+\frac{3}{b})^2][(3b^2+1)^2+2(1+\frac{3}{c})^2][(3c^2+1)^2+2(1+\frac{3}{a})^2]\geq48^3}


ΑΣΚΗΣΗ 1209
Να βρεθούν οι ακέραιες λύσεις της εξίσωσης x^2=y^2(x+y^4+2y^2).


ΑΣΚΗΣΗ 1210
Να βρεθούν οι ακέραιες λύσεις της εξίσωσης x^{2015} + x + 1 = 3^y.


ΑΣΚΗΣΗ 1211
Να βρεθούν οι ακέραιες λύσεις της εξίσωσης 3y^2 = x^4 + x.


ΑΣΚΗΣΗ 1212
Να βρεθούν οι ακέραιες λύσεις της εξίσωσης x^{2015}+(y+13)^{2015}=(x+1)^{2015}+y^{2015}.


ΑΣΚΗΣΗ 1213
Πόσες διατεταγμένες τριάδες θετικών ακεραίων (a, b, c) , είναι τέτοιες ώστε

\displaystyle{[a, b]= 1000, \ \  [b, c]= 2000, [c, a]=2000 , }

όπου [x, y] το ελάχιστο κοινό πολλαπλάσιο των θετικών ακεραίων x, y;


ΑΣΚΗΣΗ 1214
To σύνολο A περιέχει ακριβώς 21 ακεραίους. Το άθροισμα οποιονδήποτε 11 από αυτούς είναι μεγαλύτερο από το άθροισμα των υπόλοιπων. Υποθέτουμε ότι το A περιέχει τον αριθμό 101, καθώς και ότι το μέγιστο στοιχείο του A είναι το 2014. Να βρείτε τα υπόλοιπα 19 στοιχεία του A .
Θανάσης Κοντογεώργης
gavrilos
Δημοσιεύσεις: 1031
Εγγραφή: Παρ Δεκ 07, 2012 4:11 pm

Re: Μαθηματικοί διαγωνισμοί - Γυμνάσιο

#2353

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από gavrilos »

socrates έγραψε:ΑΣΚΗΣΗ 1214
To σύνολο A περιέχει ακριβώς 21 ακεραίους. Το άθροισμα οποιονδήποτε 11 από αυτούς είναι μεγαλύτερο από το άθροισμα των υπόλοιπων. Υποθέτουμε ότι το A περιέχει τον αριθμό 101, καθώς και ότι το μέγιστο στοιχείο του A είναι το 2014. Να βρείτε τα υπόλοιπα 19 στοιχεία του A .
Έστω \displaystyle{a_{1}<a_{2}<...<a_{21}=2014} οι ακέραιοι αυτοί.

Τότε \displaystyle{\sum_{i=1}^{11} a_{i}>\sum_{j=12}^{21} a_{j}\Leftrightarrow (a_{11}-a_{20})+(a_{10}-a_{19})+...+(a_{3}-a_{12})+a_{1}+a_{2}>2014}.

Όμως \displaystyle{a_{k}-a_{k+9}\leq -9} άρα \displaystyle{(a_{11}-a_{20})+(a_{10}-a_{19})+...+(a_{3}-a_{12})\leq -81}.

Επομένως \displaystyle{-81+a_{1}+a_{2}>2014\Rightarrow 2a_{2}>2014+81=2095\Leftrightarrow a_{2}\geq 1048}.Άρα \displaystyle{a_{1}=101}.

Επομένως αφού \displaystyle{a_{1}+a_{2}>2095} παίρνουμε \displaystyle{a_{2}>2095-101=1994\Leftrightarrow a_{2}\geq 1995}.

Απ' την άλλη \displaystyle{a_{2}\leq a_{3}-1\leq a_{4}-2\leq ..\leq a_{20}-18\leq 2014-19=1995}.Άρα \displaystyle{a_{2}=1995} και τελικά

\displaystyle{a_{1}=101} και \displaystyle{a_{i}=1993+i \ , \ i=2,3,...,21}.
Γιώργος Γαβριλόπουλος
raf616
Δημοσιεύσεις: 680
Εγγραφή: Κυρ Φεβ 17, 2013 4:35 pm
Τοποθεσία: Μυτιλήνη

Re: Μαθηματικοί διαγωνισμοί - Γυμνάσιο

#2354

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από raf616 »

socrates έγραψε:ΑΣΚΗΣΗ 1205
Έστω \displaystyle{a,b,c} θετικοί πραγματικοί αριθμοί με \displaystyle{a+b+c=1.} Να δείξετε ότι

\displaystyle{\frac{1+ab}{a+b}+\frac{1+bc}{b+c}+\frac{1+ca}{c+a}\geq 5.}
Καλησπέρα, μία προσέγγιση.

Ισοδύναμα αρκεί \displaystyle{\sum_{cyc}{\left(\dfrac{1 + ab}{a + b}-1\right)} \geq 2 \iff \sum_{cyc}{\left(\dfrac{(1-a)(1-b)}{a + b}\right)}\geq 2 \iff \sum_{cyc}{\left(\dfrac{(a+b)(b+c)}{c+a}\right)}\geq2  }

Αν θέσουμε x = a + b κτλ προκύπτει x + y + z = 2 και αρκεί(μετά την απαλοιφή παρονομαστών)

x^2y^2 + y^2z^2 + z^2x^2 \geq 2xyz.

Όμως x^2y^2 + y^2z^2 + z^2x^2 \geq xyz(x+y+z) = 2xyz και έτσι το ζητούμενο εδείχθη.
Πάντα κατ' αριθμόν γίγνονται... ~ Πυθαγόρας

Ψυρούκης Ραφαήλ
Άβαταρ μέλους
chris
Δημοσιεύσεις: 1176
Εγγραφή: Πέμ Μαρ 11, 2010 9:39 pm
Τοποθεσία: Τρίκαλα - Αθήνα
Επικοινωνία:

Re: Μαθηματικοί διαγωνισμοί - Γυμνάσιο

#2355

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από chris »

socrates έγραψε: ΑΣΚΗΣΗ 1204
Έστω \displaystyle{a,b,c} θετικοί πραγματικοί αριθμοί με \displaystyle{a+b+c=1.} Να δείξετε ότι

\displaystyle{\frac{7+2b}{1+a}+\frac{7+2c}{1+b}+\frac{7+2a}{1+c}\geq\frac{69}{4} .}
\displaystyle \frac{7+2b}{1+a}+\frac{7+2c}{1+b}+\frac{7+2a}{1+c}=5\left(\frac{1}{a+1}+\frac{1}{b+1}+\frac{1}{c+1} \right)+2\left(\frac{1+b}{1+a}+\frac{1+c}{1+b}+\frac{1+a}{1+c} \right)\geq \frac{45}{a+b+c+3}+6\sqrt[3]{\frac{(1+b)(1+c)(1+a)}{(1+a)(1+b)(1+c)}}=\frac{69}{4}

Με χρήση C-S και AM-ΓΜ.
Στραγάλης Χρήστος
Άβαταρ μέλους
Αρχιμήδης 6
Δημοσιεύσεις: 1205
Εγγραφή: Παρ Αύγ 27, 2010 11:27 pm
Τοποθεσία: ΚΑΛΑΜΑΤΑ

Re: Μαθηματικοί διαγωνισμοί - Γυμνάσιο

#2356

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Αρχιμήδης 6 »

socrates έγραψε: ΑΣΚΗΣΗ 1210
Να βρεθούν οι ακέραιες λύσεις της εξίσωσης x^{2015} + x + 1 = 3^y.
Αν y\neq0 τότε (3,x)=1 άρα

x^6=1mod9 άρα

x^{6*335}=1mod9 άρα

x^{2010}=1mod9 άρα

3^y=x^{2015}+x+1=x^5+x+1mod9 άρα αν y>1 τότε

9|x^5+x+1 η αλλιώς 9|x^6+x^2+x άρα 9|x^2+x+1

9|(2x+1)^2+3 άρα

3|2x+1 οπότε 9|3 αδύνατον.

Καταλήγω στο συμπέρασμα ότι y=0 η y=1 άρα (x,y)=(0,0),(1,1)
Λάθε βιώσας-Επίκουρος
Κανακάρης Δημήτριος.
Άβαταρ μέλους
Αρχιμήδης 6
Δημοσιεύσεις: 1205
Εγγραφή: Παρ Αύγ 27, 2010 11:27 pm
Τοποθεσία: ΚΑΛΑΜΑΤΑ

Re: Μαθηματικοί διαγωνισμοί - Γυμνάσιο

#2357

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Αρχιμήδης 6 »

socrates έγραψε: ΑΣΚΗΣΗ 1209
Να βρεθούν οι ακέραιες λύσεις της εξίσωσης x^2=y^2(x+y^4+2y^2).
Η εξίσωση είναι ισοδύναμη με την παρακάτω,

(2x-y^2)^2=y^4(4y^2+9)

Έστω 4y^2+9=m^2

Συνεπώς y=0,2,-2 και τελικά

(x,y)=(0,0),(12,2),(-8,2),(12,-2),(-8,-2)
Λάθε βιώσας-Επίκουρος
Κανακάρης Δημήτριος.
Άβαταρ μέλους
matha
Γενικός Συντονιστής
Δημοσιεύσεις: 6428
Εγγραφή: Παρ Μάιος 21, 2010 7:40 pm
Τοποθεσία: Θεσσαλονίκη

Re: Μαθηματικοί διαγωνισμοί - Γυμνάσιο

#2358

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από matha »

socrates έγραψε:
ΑΣΚΗΣΗ 1211
Να βρεθούν οι ακέραιες λύσεις της εξίσωσης 3y^2 = x^4 + x.
Προφανείς λύσεις οι \displaystyle{(0,0),(-1,0).} Έστω τώρα \displaystyle{x\ne 0.}

\displaystyle{3y^2=x(x^3+1)} και προφανώς \displaystyle{(x,x^3+1)=1,} άρα \displaystyle{x=3a^2,x^3+1=b^2} ή \displaystyle{x=c^2, x^3+1=3d^2.}

Η δεύτερη περίπτωση αποκλείεται εύκολα: Είναι \displaystyle{x^6+1=3d^2\implies 3|(x^6+1)\implies 3|x^3 \wedge 3|1,} άτοπο.

Άρα \displaystyle{(x+1)(x^2-x+1)=b^2.} Αν \displaystyle{D=\gcd (x+1,x^2-x+1)} βρίσκουμε εύκολα \displaystyle{D|3\implies D=1\vee D=3.} Αν \displaystyle{D=3} θα είχαμε \displaystyle{D|x\wedge D|(x+1),} άτοπο. Άρα \displaystyle{D=1.}

Τότε

\displaystyle{x^2-x+1=k^2.} Όμως \displaystyle{(x-1)^2< x^2-x+1< (x+1)^2,} αν \displaystyle{x> 0,} ενώ \displaystyle{(x-1)^2> x^2-x+1> (x+1)^2} αν \displaystyle{x< 0.}

Άρα πρέπει \displaystyle{ x=1,} οπότε \displaystyle{3y^2=2,} άτοπο.
Μάγκος Θάνος
Άβαταρ μέλους
matha
Γενικός Συντονιστής
Δημοσιεύσεις: 6428
Εγγραφή: Παρ Μάιος 21, 2010 7:40 pm
Τοποθεσία: Θεσσαλονίκη

Re: Μαθηματικοί διαγωνισμοί - Γυμνάσιο

#2359

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από matha »

socrates έγραψε:ΑΣΚΗΣΗ 1203
Έστω \displaystyle{a,b,c} θετικοί πραγματικοί αριθμοί. Να δείξετε ότι

\displaystyle{\dfrac{a}{b(b+c)^2}+\dfrac{b}{c(c+a)^2}+\dfrac{c}{a(a+b)^2}\ge\dfrac{9}{4(ab+bc+ac)}.}
http://forum.gil.ro/viewtopic.php?f=19& ... 116d5549f2
Είναι

\displaystyle{\sum \frac{a}{b(b+c)^2}=\sum \frac{\Big(\frac{a}{b+c}\Big)^2}{ab}\stackrel{C-S}{\geq }\frac{\Big(\sum \frac{a}{b+c}\Big)^2}{ab+bc+ca}\stackrel{Nesbitt}{\geq }\frac{9}{4(ab+bc+ca)}}
Μάγκος Θάνος
Άβαταρ μέλους
G.Bas
Δημοσιεύσεις: 706
Εγγραφή: Τετ Οκτ 13, 2010 9:27 pm
Τοποθεσία: Karditsa - Ioannina
Επικοινωνία:

Re: Μαθηματικοί διαγωνισμοί - Γυμνάσιο

#2360

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από G.Bas »

socrates έγραψε: ΑΣΚΗΣΗ 1206
Έστω \displaystyle{x,y,z} θετικοί πραγματικοί αριθμοί. Να δείξετε ότι

\displaystyle{ \frac{y}{xy+2y+1}+\frac{z}{yz+2z+1}+\frac{x}{zx+2x+1}\leq \frac{3}{4}.}
Η Ανισότητα ισοδύναμα γράφεται

\displaystyle{\sum\frac{4y}{y(x+1)+(y+1)}\leq 3.} Από την Ανισότητα Cauchy-Schwarz όμως θα ισχύει

\displaystyle{\sum\frac{4y}{y(x+1)+(y+1)}\leq\sum\left(\frac{1}{x+1}+\frac{y}{y+1}\right)=\sum\frac{x+1}{x+1}=3.}
Let Solutions Say Your Method!

George Basdekis

Cauchy-Schwarz is the best tool!
Απάντηση

Επιστροφή στο “Άλγεβρα - Θεωρία Αριθμών - Συνδυαστική (Juniors) - Παλαιότερες Συζητήσεις”

Μέλη σε σύνδεση

Μέλη σε αυτήν τη Δ. Συζήτηση: Δεν υπάρχουν εγγεγραμμένα μέλη και 0 επισκέπτες