сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word

Ron Weasley grew up and realized that at Hogwarts he st udied magic, but did not st udy mathemat ics He began studying mathematics with the theory of sets and natural numbers (non-negative int egers including the number 0). First of all, he thought about how to represent natural numbers as sets. Ron reasoned as follows: zero is nat urally represented by the empty set ∅. Well, if for some integer n боль­ше или равно 0 the representation of this number An has already been constructed, then we represent the next number (n + 1) by the set A_n плюс 1= левая фи­гур­ная скоб­ка A_n, левая фи­гур­ная скоб­ка A_n пра­вая фи­гур­ная скоб­ка t пра­вая фи­гур­ная скоб­ка . Ron Weasley wrot e out the represent at ion of the first three (st art ing from 0) non-negative integers:

A_0=\emptyset ;

A_1= левая фи­гур­ная скоб­ка \emptyset, левая фи­гур­ная скоб­ка \emptyset пра­вая фи­гур­ная скоб­ка пра­вая фи­гур­ная скоб­ка ;

A_2= левая фи­гур­ная скоб­ка левая фи­гур­ная скоб­ка \emptyset, левая фи­гур­ная скоб­ка \emptyset пра­вая фи­гур­ная скоб­ка пра­вая фи­гур­ная скоб­ка , левая фи­гур­ная скоб­ка левая фи­гур­ная скоб­ка \emptyset, левая фи­гур­ная скоб­ка \emptyset пра­вая фи­гур­ная скоб­ка пра­вая фи­гур­ная скоб­ка пра­вая фи­гур­ная скоб­ка пра­вая фи­гур­ная скоб­ка .

Ron noticed that the A0 set is written with 1 character, A1  — with 7 characters, and A2 set  — with 19 characters. How many characters are required to write the set A7?

 

Рон Уизли по­взрос­лел и понял, что в Хо­гварт­се он изу­чил магию, но не изу­чил ма­те­ма­ти­ки. Изу­че­ние ма­те­ма­ти­ки он начал с тео­рии мно­жеств и на­ту­раль­ных чисел (вклю­чая число 0). Пер­вым делом он за­ду­мал­ся, как пред­ста­вить на­ту­раль­ные числа мно­же­ства­ми. Рон рас­суж­дал сле­ду­ю­щим об­ра­зом: ноль есте­ствен­но пред­став­лять пу­стым мно­же­ством ∅. Ну а если для ка­ко­го-либо на­ту­раль­но­го числа n боль­ше или равно 0 пред­став­ле­ние этого числа An уже по­стро­е­но, то по­про­бу­ем пред­ста­вить сле­ду­ю­щее число (n + 1) мно­же­ством A_n плюс 1= левая фи­гур­ная скоб­ка A_n, левая фи­гур­ная скоб­ка A_n пра­вая фи­гур­ная скоб­ка пра­вая фи­гур­ная скоб­ка . Рон Уизли не по­ле­нил­ся и вы­пи­сал пред­став­ле­ние трех пер­вых (на­чи­ная с 0) на­ту­раль­ных чисел:

A_0=\emptyset ;

A_1= левая фи­гур­ная скоб­ка \emptyset, левая фи­гур­ная скоб­ка \emptyset пра­вая фи­гур­ная скоб­ка пра­вая фи­гур­ная скоб­ка ;

A_2= левая фи­гур­ная скоб­ка левая фи­гур­ная скоб­ка \emptyset, левая фи­гур­ная скоб­ка \emptyset пра­вая фи­гур­ная скоб­ка пра­вая фи­гур­ная скоб­ка , левая фи­гур­ная скоб­ка левая фи­гур­ная скоб­ка \emptyset, левая фи­гур­ная скоб­ка \emptyset пра­вая фи­гур­ная скоб­ка пра­вая фи­гур­ная скоб­ка пра­вая фи­гур­ная скоб­ка пра­вая фи­гур­ная скоб­ка .

Рон за­ме­тил, что мно­же­ство A0 за­пи­сы­ва­ет­ся 1 сим­во­лом, мно­же­ство A1  — 7 сим­во­ла­ми, мно­же­ство A2  — 19 сим­во­ла­ми. А сколь­ко сим­во­лов тре­бу­ет­ся для за­пи­си мно­же­ства A7?

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Let an be the number of characters in the entry An. To begin with, consider the formula for a_n плюс 2=1 (opening curly brace)  плюс a_n плюс 1 плюс 1 (comma) +1 (opening curly brace)  плюс a_n плюс 1 плюс 1 (closing curly brace) +1 (closing curly brace)

=2 a_n плюс 1 плюс 5=2 левая круг­лая скоб­ка 2 a_n плюс 5 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс 5=2 в квад­ра­те a_n плюс 2 в сте­пе­ни 1 умно­жить на 5 плюс 2 в сте­пе­ни 0 умно­жить на 5=
=2 в квад­ра­те левая круг­лая скоб­ка 2 a_n минус 1 плюс 5 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс 2 в сте­пе­ни 1 умно­жить на 5 плюс 2 в сте­пе­ни 0 умно­жить на 5=2 в кубе a_n минус 1 плюс 2 в квад­ра­те умно­жить на 5 плюс 2 в сте­пе­ни 1 умно­жить на 5 плюс 2 в сте­пе­ни 0 умно­жить на 5=2 в кубе a_n минус 1 плюс 5 дробь: чис­ли­тель: 2 в кубе минус 1, зна­ме­на­тель: 2 минус 1 конец дроби

(the sum of the geomet ric progression). On this basis, we can hypothesize: formula for a common term of a sequence has length

a_n=2 в сте­пе­ни n a_0 плюс 5 дробь: чис­ли­тель: 2 в сте­пе­ни n минус 1, зна­ме­на­тель: 2 минус 1 конец дроби =6 умно­жить на 2 в сте­пе­ни n минус 5.

Let's prove this formula by induction on n боль­ше 0.

Induct ion base: a_0=1=6 умно­жить на 2 в сте­пе­ни 0 минус 5.

Induct ion assumption: a_n=6 умно­жить на 2 в сте­пе­ни n минус 5.

Induct ion step:

a_n плюс 1=2 a_n плюс 5=2 умно­жить на левая круг­лая скоб­ка 6 умно­жить на 2 в сте­пе­ни n минус 5 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс 5=6 умно­жить на 2 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка n плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка минус 10 плюс 5=6 умно­жить на 2 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка n плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка минус 5.

Thus, a_n=6 умно­жить на 2 в сте­пе­ни n минус 5.

 

Пусть an  — ко­ли­че­ство в сим­во­лов в за­пи­си An.

Для на­ча­ла рас­смот­рим фор­му­лу для a_n плюс 2=1 (от­кры­ва­ю­щая скоб­ка)  плюс a_n плюс 1 плюс 1 (за­пя­тая) +1 (от­кры­ва­ю­щая скоб­ка)  плюс a_n плюс 1 плюс 1 (за­кры­ва­ю­щая скоб­ка) +1 (за­кры­ва­ю­щая скоб­ка) равно

2 a_n плюс 1 плюс 5=2 левая круг­лая скоб­ка 2 a_n плюс 5 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс 5=2 в квад­ра­те a_n плюс 2 в сте­пе­ни 1 умно­жить на 5 плюс 2 в сте­пе­ни 0 умно­жить на 5=
=2 в квад­ра­те левая круг­лая скоб­ка 2 a_n минус 1 плюс 5 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс 2 в сте­пе­ни 1 умно­жить на 5 плюс 2 в сте­пе­ни 0 умно­жить на 5=2 в кубе a_n минус 1 плюс 2 в квад­ра­те умно­жить на 5 плюс 2 в сте­пе­ни 1 умно­жить на 5 плюс 2 в сте­пе­ни 0 умно­жить на 5=2 в кубе a_n минус 1 плюс 5 дробь: чис­ли­тель: 2 в кубе минус 1, зна­ме­на­тель: 2 минус 1 конец дроби

(сумма гео­мет­ри­че­ской про­грес­сии). На этом ос­но­ва­нии можно вы­дви­нуть ги­по­те­зу: фор­му­ла для об­ще­го члена по­сле­до­ва­тель­но­сти имеет длину

a_n=2 в сте­пе­ни n a_0 плюс 5 дробь: чис­ли­тель: 2 в сте­пе­ни n минус 1, зна­ме­на­тель: 2 минус 1 конец дроби =6 умно­жить на 2 в сте­пе­ни n минус 5.

До­ка­жем эту фор­му­лу ин­дук­ци­ей по n боль­ше 0.

База ин­дук­ции: a_0=1=6 умно­жить на 2 в сте­пе­ни 0 минус 5.

Пред­по­ло­же­ние ин­дук­ции: a_n=6 умно­жить на 2 в сте­пе­ни n минус 5.

Шаг ин­дук­ции:

a_n плюс 1=2 a_n плюс 5=2 умно­жить на левая круг­лая скоб­ка 6 умно­жить на 2 в сте­пе­ни n минус 5 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс 5=6 умно­жить на 2 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка n плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка минус 10 плюс 5=6 умно­жить на 2 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка n плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка минус 5.

Таким об­ра­зом, a_n=6 умно­жить на 2 в сте­пе­ни n минус 5.

 

Ответ: 763.