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

Задача М1138

Условие задачи (1988, № 11/12) Задача М1138 // Квант. — 1988. — № 11/12. — Стр. 34; 1989. — № 5. — Стр. 32.

Докажите, что для любого натурального $n$‍‍ между числами $n^2$‍‍ и $n^2+n+3\sqrt{n}$‍‍ найдутся три натуральных числа, произведение двух из которых делится на третье.

Л. Д. Курляндчик


Решение задачи (1989, № 5) Задача М1138 // Квант. — 1988. — № 11/12. — Стр. 34; 1989. — № 5. — Стр. 32.

Для $n=1$‍:‍ между 1 и 5 — числа 2, 3, 4;

для $n=2$‍:‍ между 4 и $6+3\sqrt2$‍‍ — числа 6, 8, 9 (или 5, 8, 10);

для $n=10$‍:$x=10$‍‍ и $$\begin{align*}a&=8\cdot13=104,\\b&=9\cdot12=108,\\c&=9\cdot13=117.\end{align*}$$

Чтобы оценить нетривиальность этой задачи, возьмём $n=10$‍:‍ попробуйте быстро найти три числа между $100$‍‍ и $[110+3\sqrt{10}]=119$‍,‍ одно из которых делит произведение двух других! (Одна такая тройка указана на полях.)

Заметим, что для $n=1$‍‍ и $n=2$‍‍ утверждение задачи очевидно. Будем для каждого целого $n\gt2$‍‍ искать нужные три числа в виде $$ \begin{align*} a&=(n-x)(n+x+1)=n^2+n-x^2-x,\\ b&=(n-x+1)(n+x)=n^2+n-x^2+x,\\ c&=(n-x+1)(n+x+1)=n^2+2n+1-x^2, \end{align*} $$ где $x$‍‍ — целое; ясно, что при этом $ab$‍‍ будет делиться на $c$‍.‍ Пусть $x$‍‍ — наибольшее целое число, для которого $x^2+x\lt n$‍.‍ Тогда $n^2\lt a\lt b\lt c$‍,‍ и остаётся доказать, что $c\lt n^2+n+3\sqrt n$‍,‍ т. е. что $n+1-x^2\lt 3\sqrt n$‍.‍ Предположим, напротив, что $x^2\le n-3\sqrt{n}+1$‍.‍ Тогда $x\lt\sqrt n-\dfrac32$‍$\Big($‍‍иначе $x^2\ge n-3\sqrt{n}+\dfrac94\Big)$‍,‍ и, следовательно, $x+1\lt\sqrt{n}-\dfrac12$‍.‍ Но в этом случае $$ (x+1)^2+(x+1)\lt\left(n-\sqrt n+\dfrac14\right)+\left(\sqrt n-\dfrac12\right)\lt n, $$ что противоречит выбору $x$‍.

Л. Д. Курляндчик


Метаданные Задача М1138 // Квант. — 1988. — № 11/12. — Стр. 34; 1989. — № 5. — Стр. 32.

Предмет
Математика
Условие
Решение
Номера

1988. — № 11/12. — Стр.  [условие]

1989. — № 5. — Стр.  [решение]

Описание
Задача М1138 // Квант. — 1988. — № 11/12. — Стр. 34; 1989. — № 5. — Стр. 32.
Ссылка
https://www.kvant.digital/problems/m1138/