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

Задача М1523

Условие задачи (1995, № 6) Задача М1523 // Квант. — 1995. — № 6. — Стр. 23; 1996. — № 3. — Стр. 24—25.

Рассмотрим последовательность $a_1=1$‍,$a_2=2$‍,$a_3=3$‍,$a_4=4$‍,$a_5=5$‍,$a_6=119$‍,$a_{n+1}=a_1a_2\ldots a_n-1$‍‍ при $n\ge 5$‍.‍ Докажите, что $$ a_1^2+a_2^2+\ldots+a_{70}^2=a_1a_2\ldots a_{70}. $$

Л. Д. Курляндчик


Решение задачи (1996, № 3) Задача М1523 // Квант. — 1995. — № 6. — Стр. 23; 1996. — № 3. — Стр. 24—25.

Обозначим $$ b_n=a_1a_2\ldots a_n-a_1^2-a_2^2-\ldots-a_n^2. $$ Докажем, что $b_{n+1}=b_n-1$‍‍ (при $n\ge5$‍):‍ $$ \begin{gather*} b_{n+1}=a_1a_2\ldots a_na_{n+1}-a_1^2-a_2^2-\ldots-a_n^2-a_{n+1}^2=\\ =a_1a_2\ldots a_n(a_1a_2\ldots a_n-1)-a_1^2-a_2^2-\ldots-a_n^2-(a_1a_2\ldots a_n-1)^2=\\ =a_1a_2\ldots a_n-a_1^2-a_2^2-\ldots-a_n^2-1=b_n-1. \end{gather*} $$ Далее, $$ b_5=a_1a_2\ldots a_5-a_1^2-a_2^2-\ldots-a_5^2=1\cdot2\cdot3\cdot4\cdot5-1^2-2^2-3^2-4^2-5^2=65. $$ Поэтому $b_6=64$‍,$b_7=63$‍,$\ldots$‍,$b_{70}=0$‍,‍ т. е. $$ a_1a_2\ldots a_{70}=a_1^2+a_2^2+\ldots+a_{70}^2. $$

Замечание. Эту задачу полезно сравнить со статьёй про обобщённые уравнения Маркова («Квант» № 6 за 1995 год). Оказывается, набор $(1,2,3,4,5,1,\ldots,1)$‍‍ из 70 чисел — это «корневое решение» уравнения $$ x_1^2+\ldots+x_{70}^2=x_1x_2\ldots x_{70}, $$ из которого за 65 шагов получается решение $$ (1,2,3,4,5,a_6,a_7,\ldots,a_{70}) $$ того же уравнения. (Шаг за шагом мы получаем решения $$ (1,2,3,4,5,a_6,a_7,\ldots,a_k,1,\ldots,1),\quad k=6,7,\ldots,70; $$ рекуррентная формула в условии — это формула (3) из статьи, позволяющая «вырастить» новое решение уравнения Маркова.)

Л. Д. Курляндчик


Метаданные Задача М1523 // Квант. — 1995. — № 6. — Стр. 23; 1996. — № 3. — Стр. 24—25.

Предмет
Математика
Условие
Решение
Номера

1995. — № 6. — Стр.  [условие]

1996. — № 3. — Стр.  [решение]

Описание
Задача М1523 // Квант. — 1995. — № 6. — Стр. 23; 1996. — № 3. — Стр. 24‍—‍25.
Ссылка
https://www.kvant.digital/problems/m1523/