Sākums

LV.AMO.2005.8.3

Kā var sadalīt naturālos skaitļus no \(1\) līdz \(9\) ieskaitot divās daļās tā, lai vienas daļas visu skaitļu summa būtu vienāda ar otras daļas visu skaitļu reizinājumu?

Noslēpt atrisinājumu

Atrisinājums

Ievērojam, ka \(1+2+\ldots+9=45\). Skaidrs, ka neviens skaitlis pats par sevi nav pārējo summa, jo pat lielākais no tiem - skaitlis \(9\) - mazāks par pārējo \(8\) summu. Pieņemsim, ka ir divi skaitļi \(x\) un \(y\), kuru reizinājums vienāds ar pārējo summu. Tad \(x+y+xy=45\), no kurienes iegūstam \((1+x)(1+y)=46=2 \cdot 23\). Tā kā \(1+x>1\) un \(1+y>1\), tad vai nu \(1+x=23\), vai \(1+y=23\), bet tas nevar būt. Ja triju skaitļu \(x,\ y,\ z\) reizinājums vienāds ar pārējo summu \((x, tad \(x+y+z+xyz=45\). Ir vairākas iespējas:

  1. \(x=1\); tad \(y+z+yz=44,(1+y)(1+z)=45\), no kurienes \(1+y=5,1+z=9,\ y=4,\ y=8\) (citos variantos \(y\) vai \(z\) iznāk pārāk lieli).
  2. \(x=2\); tad iegūstam \(y+z+2yz=43\), no kurienes \((2y+1)(2z+1)=87=3 \cdot 29\) (atrisinājuma nav).
  3. \(x \geq 3\); tad \(xyz \geq 3 \cdot 4 \cdot 5=6045\) - tā nevar būt.

Līdzīgi no \(x+y+z+t+xyzt=45,\ x, iegūstam variantus

  1. \(x=1;\ y=2\), no kurienes \(2zt+z+t=42,\ (2z+1)(2t+1)=85=5 \cdot 17\) un \(z=2\) - pretruna.
  2. ja \(x \neq 1\) vai \(y \neq 2\), tad \(xyzt \geq 1 \cdot 3 \cdot 4 \cdot 5=60>45\) - pretruna.

Piecu skaitļu reizinājums nav mazāks par \(1 \cdot 2 \cdot 3 \cdot 4 \cdot 5=120\) - pretruna.

Tātad vienīgā atbilde ir \(\{1;\ 4;\ 8\}\) un \(\{2;\ 3;\ 5;\ 6;\ 7;\ 9\}\).

Atrisinājums

Summa \(1 + 2 + 3 + \ldots + 9 = 45\); šo varēs izmantot skaitļu noteikšanai.

Pieņemsim, ka otrajā daļā tiek reizināti tieši trīs skaitļi \(a,b,c\). Var izvēlēties \(abc=32\) un tad \(a+b+c=45-32=13\) (jo visu pārējo skaitļu summai jābūt vienādai ar \(32\)).

\[\left\{ \begin{array}{ll} abc & = 32 \\ a + b + c & = 13 \\ \end{array} \right.\]

Šai sistēmai ir atrisinājums \((a,b,c)=(1,4,8)\).