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

Задача М719

Условие задачи (1981, № 12) Задача М719 // Квант. — 1981. — № 12. — Стр. 24; 1982. — № 7. — Стр. 48.

  1. Для каких $n \ge 3$‍‍ существует множество из $n$‍‍ последовательных натуральных чисел, обладающих следующим свойством: наибольшее из этих $n$‍‍ чисел является делителем наименьшего общего кратного остальных $n-1$‍‍ чисел?
  2. При каких $n \ge 3$‍‍ существует единственное множество из $n$‍‍ последовательных чисел, обладающее указанным свойством?

Международная математическая олимпиада школьников (XXII, 1981 год)


Изображения страниц

Решение задачи (1982, № 7) Задача М719 // Квант. — 1981. — № 12. — Стр. 24; 1982. — № 7. — Стр. 48.

Любое натуральное $n$‍‍ при некотором $k$‍‍ удовлетворяет неравенствам $2^k\lt n\lt2^{k+1}$‍.‍ Тогда $2^k\lt n\lt3\cdot2^k\lt5\cdot2^k$‍.

Рассмотрим множество $$ A=\{3\cdot2^k,~3\cdot2^k-1,~\ldots,~3\cdot2^k-n+1\} $$ из $n$‍‍ последовательных натуральных чисел. Поскольку $n-1\ge2^k$‍,‍ среди $n-1$‍‍ последовательных натуральных чисел от $3\cdot2^k-n+1$‍‍ до $3\cdot2^k-1$‍‍ найдётся хотя бы одно, делящееся на $2^k$‍.‍ При $n\ge4$‍‍ хотя бы одно из них делится на 3. Поэтому число $3\cdot2^k$‍‍ является делителем наименьшего общего кратного остальных $n-1$‍‍ чисел множества $A$‍‍ для любого $n\ge4$‍.

При $n\ge6$‍‍ легко строится ещё одно множество, обладающее указанным свойством: $$ B=\{5\cdot2^k,~5\cdot2^k-1,~\ldots,~5\cdot2^k-n+1\} $$ (проверьте это!). Таким образом, при $n\ge6$‍‍ существует по крайней мере два множества $A$‍‍ и $B$‍,‍ обладающих указанным свойством. Остаётся рассмотреть случаи $n=3$‍,‍ 4 и 5.

При $n=5$‍‍ также имеется два нужных множества: $\{2,3,4,5,6\}$‍‍ и $\{8,9,10,11,12\}$‍.

Докажем, что при $n=4$‍‍ существует единственное множество, обладающее указанным свойством. В самом деле, пусть множество $\{m,m+1,m+2,m+3\}$‍‍ обладает нужным свойством. Поскольку число $m+3$‍‍ является делителем $\text{НОК}(m,m+1,m+2)$‍,‍ число $m(m+1)(m+2)$‍‍ делится на $m+3$‍.‍ Но $m(m+1)(m+2)=(m+3)(m^2+2)-6$‍;‍ значит, 6 должно делиться на $m+3$‍,‍ откуда $m=3$‍,‍ и мы получаем единственное множество из четырёх последовательных натуральных чисел, обладающее указанным свойством: $\{3,4,5,6\}$‍.

Наконец, при $n=3$‍‍ таких множеств $\{m,m+1,m+2\}$‍‍ нет: $\text{НОК}(m,m+1)=m(m+1)$‍($m$‍‍ и $m+1$‍‍ взаимно просты), но $m(m+1)$‍‍ не делится на $m+2$‍,‍ поскольку $(m-1)(m+2)\lt m(m+1)\lt m(m+2)$‍.

А. М. Абрамов


Метаданные Задача М719 // Квант. — 1981. — № 12. — Стр. 24; 1982. — № 7. — Стр. 48.

Предмет
Математика
Решение
Номера

1981. — № 12. — Стр.  [условие]

1982. — № 7. — Стр.  [решение]

Описание
Задача М719 // Квант. — 1981. — № 12. — Стр. 24; 1982. — № 7. — Стр. 48.
Ссылка
https://www.kvant.digital/problems/m719/