сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word

Сколь­ко су­ще­ству­ет спо­со­бов пред­ста­вить число 2017 в виде суммы на­ту­раль­ных чле­нов гео­мет­ри­че­ской про­грес­сии?

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Пусть b1  — пер­вый член гео­мет­ри­че­ской про­грес­сии, а q  — мно­жи­тель этой про­грес­сии.

По усло­вию за­да­чи любой эле­мент про­грес­сии b_k при­над­ле­жит N . В таком слу­чае q= дробь: чис­ли­тель: b_2, зна­ме­на­тель: b_1 конец дроби обя­за­тель­но яв­ля­ет­ся дроб­ным чис­лом, то есть q при­над­ле­жит Q . Пусть q= дробь: чис­ли­тель: n, зна­ме­на­тель: m конец дроби пред­став­ле­ние мно­жи­те­ля про­грес­сии в виде не­со­кра­ти­мой дроби и

b_1 левая круг­лая скоб­ка 1 плюс q плюс q в квад­ра­те плюс умно­жить на s плюс q в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка =2017.

Пред­по­ло­жим, что q=1, тогда k b_1=2017 и либо k=2017, b_1=1, либо b_1=2017, k=1. Далее будем по­ла­гать, что q не равно q 1. Под­ста­вим q= дробь: чис­ли­тель: n, зна­ме­на­тель: m конец дроби в урав­не­ние

 b_1 левая круг­лая скоб­ка q в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка =2017 левая круг­лая скоб­ка q минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка .

По­лу­ча­ем

 b_1 левая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: n, зна­ме­на­тель: m конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка =2017 левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: n, зна­ме­на­тель: m конец дроби минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка ,

от­ку­да

b_1 левая круг­лая скоб­ка n в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка минус m в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка =2017 левая круг­лая скоб­ка n минус m пра­вая круг­лая скоб­ка m в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k пра­вая круг­лая скоб­ка .

По­сколь­ку q не равно q 1, то n не равно q m, сле­до­ва­тель­но, по­след­нее урав­не­ние можно пе­ре­пи­сать в виде

 b_1 левая круг­лая скоб­ка n в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k пра­вая круг­лая скоб­ка плюс n в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка m плюс n в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k минус 2 пра­вая круг­лая скоб­ка m в квад­ра­те плюс умно­жить на s плюс n m в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс m в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка =2017 m в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k пра­вая круг­лая скоб­ка .

За­ме­тим, что b_1=2017 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка i пра­вая круг­лая скоб­ка m в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка j пра­вая круг­лая скоб­ка в силу по­след­не­го ра­вен­ства, по­сколь­ку иначе сумма n в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k пра­вая круг­лая скоб­ка плюс n в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка m плюс умно­жить на s плюс m в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k пра­вая круг­лая скоб­ка не могла бы быть равна на­ту­раль­но­му числу. Так как все эле­мен­ты суммы b_1 плюс b_2 плюс умно­жить на s плюс b_k на­ту­раль­ны и в сумме долж­ны да­вать 2017, то b_1 мень­ше 2017 и i=0. Те­перь

b_k плюс 1=b_1 левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: n, зна­ме­на­тель: m конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k пра­вая круг­лая скоб­ка при­над­ле­жит N

и n и m вза­им­но про­стые, от­ку­да сле­ду­ет, что j боль­ше или равно k, а зна­чит b_1 боль­ше или равно m в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k пра­вая круг­лая скоб­ка . Пред­по­ло­жим, что b_1 боль­ше m в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k пра­вая круг­лая скоб­ка , тогда b_1=m в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k плюс p пра­вая круг­лая скоб­ка , а зна­чит сумма

n в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k пра­вая круг­лая скоб­ка плюс n в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка m плюс умно­жить на s плюс n m в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс m в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k пра­вая круг­лая скоб­ка

не может да­вать на­ту­раль­но­го числа. Сле­до­ва­тель­но, b_1=m в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k пра­вая круг­лая скоб­ка .

Оста­лось найти все ком­би­на­ции, когда

n в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k пра­вая круг­лая скоб­ка плюс n в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка m плюс n в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k минус 2 пра­вая круг­лая скоб­ка m в квад­ра­те плюс умно­жить на s плюс n m в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс m в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k пра­вая круг­лая скоб­ка =2017.

При k=1 под­хо­дят все суммы типа

1 плюс 2016=2017, \quad 2 плюс 2015=2017, \quad 3 плюс 2014=2017, \quad 4 плюс 2013=2017, \quad \ldots, \quad 2016 плюс 1=2017.

При k=2 по­лу­ча­ем урав­не­ние n в квад­ра­те плюс n m плюс m в квад­ра­те =2017. До­ста­точ­но рас­смот­реть слу­чай n боль­ше m. Тогда

n= дробь: чис­ли­тель: минус m плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 4 умно­жить на 2017 минус 3 m в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 2 конец ар­гу­мен­та пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

Из усло­вия

 дробь: чис­ли­тель: минус m плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 4 умно­жить на 2017 минус 3 m в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 2 конец ар­гу­мен­та пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби боль­ше m

по­лу­ча­ем, что m мень­ше ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 2017, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби конец ар­гу­мен­та , a сле­до­ва­тель­но, нужно пе­ре­брать все воз­мож­ные m от 1 до 25 в по­ис­ках та­ко­го, что  ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 4 умно­жить на 2017 минус 3 m в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 2 конец ар­гу­мен­та пра­вая круг­лая скоб­ка будет на­ту­раль­ным чис­лом.

Под­бо­ром по­лу­ча­ем, что таким чис­лом из ука­зан­но­го диа­па­зо­на яв­ля­ет­ся толь­ко число 7, при ко­то­ром n=41. Про­ве­рим

7 в квад­ра­те плюс 7 умно­жить на 41 плюс 41 в квад­ра­те =2017.

Для не­чет­ных k боль­ше 1 верно, что

n в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k пра­вая круг­лая скоб­ка плюс n в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка m плюс n в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k минус 2 пра­вая круг­лая скоб­ка m в квад­ра­те плюс умно­жить на s плюс m в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k пра­вая круг­лая скоб­ка = левая круг­лая скоб­ка n плюс m пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка n в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс n в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k минус 3 пра­вая круг­лая скоб­ка m в квад­ра­те плюс умно­жить на s m в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка .

По­сколь­ку 2017  — про­стое число, то оно не может быть про­из­ве­де­ни­ем двух целых чисел. При k=4 по­лу­ча­ем урав­не­ние

n в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 4 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс n в кубе m плюс n в квад­ра­те m в квад­ра­те плюс n m в кубе плюс m в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 4 пра­вая круг­лая скоб­ка =2017,

при­чем n в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 4 пра­вая круг­лая скоб­ка , m в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 4 пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше или равно 2017, а сле­до­ва­тель­но, n, m мень­ше или равно 6. По­сколь­ку n, m вза­им­но про­стые стоит про­ве­рить лишь пары чисел

 левая круг­лая скоб­ка 1, 2 пра­вая круг­лая скоб­ка , левая круг­лая скоб­ка 1, 3 пра­вая круг­лая скоб­ка , левая круг­лая скоб­ка 1, 4 пра­вая круг­лая скоб­ка , левая круг­лая скоб­ка 1, 5 пра­вая круг­лая скоб­ка , левая круг­лая скоб­ка 1, 6 пра­вая круг­лая скоб­ка , левая круг­лая скоб­ка 2, 3 пра­вая круг­лая скоб­ка , левая круг­лая скоб­ка 2, 5 пра­вая круг­лая скоб­ка , левая круг­лая скоб­ка 3, 4 пра­вая круг­лая скоб­ка , левая круг­лая скоб­ка 3, 5 пра­вая круг­лая скоб­ка , левая круг­лая скоб­ка 4, 5 пра­вая круг­лая скоб­ка , левая круг­лая скоб­ка 5, 6 пра­вая круг­лая скоб­ка .

Для про­вер­ки ре­ко­мен­ду­ем пе­рей­ти к урав­не­нию n в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 5 пра­вая круг­лая скоб­ка минус m в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 5 пра­вая круг­лая скоб­ка =2017 левая круг­лая скоб­ка n минус m пра­вая круг­лая скоб­ка Ни одна из пар не под­хо­дит, При k=6 по­лу­ча­ем урав­не­ние

n в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 6 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс n в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 5 пра­вая круг­лая скоб­ка m плюс n в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 4 пра­вая круг­лая скоб­ка m в квад­ра­те плюс n в кубе m в кубе плюс n в квад­ра­те m в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 4 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс n m в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 5 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс m в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 6 пра­вая круг­лая скоб­ка =2017,

при­чем n в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 6 пра­вая круг­лая скоб­ка , m в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 6 пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше или равно 2017, а сле­до­ва­тель­но, n, m мень­ше или равно 3. Нужно про­ве­рить пары чисел (1, 2), (1, 3), (2, 3). Для про­вер­ки ре­ко­мен­ду­ем пе­рей­ти к урав­не­нию n в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 7 пра­вая круг­лая скоб­ка минус m в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 7 пра­вая круг­лая скоб­ка =2017 левая круг­лая скоб­ка n минус m пра­вая круг­лая скоб­ка . Ни одна из пар не под­хо­дит.

При k боль­ше или равно 8 по­лу­ча­ем, что n в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 8 пра­вая круг­лая скоб­ка , m в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 8 пра­вая круг­лая скоб­ка мень­ше или равно 2017, а сле­до­ва­тель­но, n, m мень­ше или равно 2. По­сколь­ку n, m вза­им­но про­стые, то не­об­хо­ди­мо рас­смот­реть лишь пару (1, 2). Тогда

1 плюс 2 плюс 2 в квад­ра­те плюс 2 в кубе плюс умно­жить на s плюс 2 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k пра­вая круг­лая скоб­ка =2 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка k плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка минус 1,

од­на­ко число 2018 не яв­ля­ет­ся на­ту­раль­ной сте­пе­нью числа 2, по­это­му та­ко­го быть не может.

С точ­но­стью до пе­ре­ста­но­вок сла­га­е­мых су­ще­ству­ет 1008 спо­со­бов пред­ста­вить число 2017 в виде двух сла­га­е­мых, 1 спо­соб пред­ста­вить в виде суммы трех сла­га­е­мых, и 1 спо­соб пред­ста­вить в виде 2017 сла­га­е­мых. Итого 1010 спо­со­бов.

 

Ответ: 1010 спо­со­бов.