«Квант» — научно-популярный физико-математический журнал (издаётся с 1970 года)
Старый сайт журнала: kvant.ras.ru

Задача М1063

Условие задачи (1987, № 9) Задача М1063 // Квант. — 1987. — № 9. — Стр. 21; 1988. — № 1. — Стр. 26—27.

Сколько существует различных целых чисел, которые можно представить в виде разности $a-\overline{a}$‍,‍ где $a$‍‍ — $n$‍‍-значное натуральное число ($10^{n-1}\le a\lt10^n$‍),$\overline{a}$‍‍ — число, полученное при записи цифр $a$‍‍ в обратном порядке? Например, если $a=1917$‍,‍ то $a-\overline{a}=1917-7191=-5724$‍.‍ Укажите ответ для:

  1. $n=4$‍;
  2. $n=5$‍;
  3. любого натурального $n$‍.

Г. О. Эльстинг


Решение задачи (1988, № 1) Задача М1063 // Квант. — 1987. — № 9. — Стр. 21; 1988. — № 1. — Стр. 26—27.

Ответ: а), б) $18\cdot 19=342$‍;‍ в) $18\cdot 19^{\frac{\scriptstyle n}{\scriptstyle2}-1}$‍‍ при чётном $n$‍,‍ 1 при $n=1$‍,$18\cdot 19^{\frac{\scriptstyle n-3}{\scriptstyle2}}$‍‍ при остальных нечётных $n$‍.

Пусть $a$‍‍ — $n$‍‍-значное число, $$a=a_{n-1}\cdot10^{n-1}+a_{n-2}\cdot10^{n-2}+\ldots+a_0,$$ тогда $$\overline{a}=a_0\cdot10^{n-1}+a_1\cdot10^{n-2}+\ldots+a_{n-1}$$ и $$ a-\overline{a}=d_1(10^{n-1}-1)+d_2(10^{n-2}-10)+\ldots+d_k(10^{n-k}-10^{k-1}),\tag1 $$ где $k=\dfrac n2$‍‍ при чётном $n$‍‍ и $k=\dfrac{n-1}2$‍‍ при нечётном $n$‍,‍ а $d_l=a_{n-l}-a_{l-1}$‍.‍ Поскольку $1\le a_{n-1}\le 9$‍,$0\le a_{i}\le 9$‍‍ при $i=0$‍,‍ 1, $\ldots$‍,$n-2$‍,‍ числа $d_l$‍‍ удовлетворяют неравенствам $$ -8\le d_n\le9,\quad-9\le d_l\le9~~\text{при}~~l=2{,}~3{,}~{\ldots}{,}~k.\tag2 $$ Таким образом, любая разность $a-\overline{a}$‍‍ представима в виде (1), где коэффициенты $d_l$‍‍ выбираются из интервалов (2), что можно сделать $18\cdot19^{k-1}$‍‍ способами. Поскольку для каждого из таких наборов $d_1$‍,$\ldots$‍,$d_k$‍,‍ очевидно, можно указать числа $a$‍,‍ удовлетворяющие (1), причём, как будет показано, коэффициенты $d_1$‍,$\ldots$‍,$d_k$‍‍ в (1) определяются однозначно, число значений разности $a-\overline{a}$‍‍ тоже равно $18\cdot 19^{k-1}$‍.

Итак, докажем единственность представления (1) (при условиях (2)). Пусть для каких-то двух наборов $d_1$‍,$\ldots$‍,$d_k$‍‍ и $d_1'$‍,$\ldots$‍,$d_k'$‍‍ значения выражений в правой части (1) совпадают. Приравнивая нулю разность этих выражений и полагая $r_l=d_l-d_l'$‍,‍ получим $$ r_1(10^{n-1}-1)+r_2(10^{n-2}-10)+\ldots+r_k(10^{n-k}-10^{k-1})=0.\tag3 $$ Ясно, что $|r_l|\le 18$‍.‍ Допустим, что $r_1\ne0$‍,‍ тогда $r_1=\pm10$‍,‍ так как все слагаемые в (3), кроме первого, делятся на 10. Подставим в (3) $r_1=\pm10$‍:‍ $$ \begin{gather*} 10^{n-1}-1=|r_2(10^{n-3}-1)+\ldots+r_k(10^{n-k-1}-10^{k-2})|\lt\\ \lt18(10^{n-3}+10^{n-4}+\ldots+1)\lt2\cdot10^{n-2}. \end{gather*} $$ Но $10^{n-1}-1\gt2\cdot10^{n-2}$‍‍ при всех $n\ge2$‍,‍ поэтому $r_1$‍,‍ а значит, и первое слагаемое в (3) равно нулю. Повторяя это рассуждение для $r_2$‍,$r_3$‍,$\ldots$‍,$r_k$‍,‍ получим, что $r_2=\ldots=r_k=0$‍,‍ т. е. $d_l=d_l'$‍‍ при всех l.

Г. О. Эльстинг


Метаданные Задача М1063 // Квант. — 1987. — № 9. — Стр. 21; 1988. — № 1. — Стр. 26—27.

Предмет
Математика
Условие
Решение
Номера

1987. — № 9. — Стр.  [условие]

1988. — № 1. — Стр.  [решение]

Описание
Задача М1063 // Квант. — 1987. — № 9. — Стр. 21; 1988. — № 1. — Стр. 26‍—‍27.
Ссылка
https://www.kvant.digital/problems/m1063/