8. príklad - Vzorové riešenie
Zadanie
Lukáš a Alex chcú nájsť všetky dvojice prvočísel p a q, pre ktoré platí, že:
s(p\cdot q + 800)+s(p)\cdot s(q+1)= s(p\cdot q + 799)+s(2\cdot p),
kde s(n) je ciferný súčet čísla n.Nájdite pre nich všetky dvojice takýchto prvočísel p, q a dokážte, že ďalšie neexistujú.
Vzorové riešenie
Pozrime sa na rozdiel hodnôt s(p\cdot q+800) a s(p\cdot q+799)
Ak posledná cifra p \cdot q nie je 0, rozdiel hodnôt bude 1, lebo p\cdot q+800 a p\cdot q+799 sa budú odlišovať iba na mieste jednotiek.
Ak je posledná cifra p\cdot q nula, aj posledná cifra p⋅q+800 bude 0. Ak od tohto čísla odčítame 1 aby sme dostali p\cdot q + 799, budeme musieť prechádzať cez desiatku, a teda rozdiel nebude 1.
Nech
s(p\cdot q+800)- s(p\cdot q+799)=1
Pôvodná rovnica sa nám teda upraví na 1+s(p)\cdot s(q+1)=s(2p), pričom s(2p) bude najviac 2\cdot s(p), a to vtedy, keď neprechádzame cez desiatku.
Rovnicu si teda vieme upraviť na
s(p)\cdot s(q+1)+1<=2\cdot s(p)
Z toho vidíme, že s(q+1) je najviac 1. Na to ale q musí byť buď 0 alebo mať iba cifry 9 (napríklad 9999). Pri oboch týchto možnostiach však q nie je prvočíslo (číslo zo samých 9 má ciferný súčet deliteľný 9, teda je deliteľné 3aj 9), a preto táto možnosť nefunguje.
Pozrime sa teraz na druhú možnosť, kedy posledná cifra p\cdot q je 0. p\cdot q potom musí byť deliteľné 10, a keďže p aj q sú prvočísla, jediná možnosť je, že jedno z nich je 2 a druhé 5, lebo 10=5\cdot 2.
Ak p=5, q=2:
s(2\cdot 5+800)+s(5)\cdot s(2+1)=s(2\cdot 5+799)+s(2\cdot 5)
s(810)+s(5)\cdot s(3)=s(809)+s(10)
9+15=17+1
24\neq18
Táto možnosť teda nefunguje.
Ak p=2,q=5:
s(2\cdot5+800)+s(2)\cdot s(5+1)=s(2\cdot 5+799)+s(2\cdot2)
s(810)+s(2)\cdot s(6)=s(809)+s(4)
9+12=17+4
21=21
Jediné riešenie je teda p=2, q=5