Odporúčaný článok

Zadania 2. zimného kola - Ahojte, Rieškari! Prvé zimné kolo máme úspešne za sebou. Čaká nás teda druhé kolo a s ním aj pokračovanie príbehu! Úlohy môžete nájsť tu a máte na ne čas do … Prejsť na článok

×
Kategórie:
5
6
7
8
9

Zadanie

Nech S(n) označuje ciferný súčet prirodzeného čísla n.

Skutočná vzdialenosť pyramídy od Viktora je n metrov.

Vlniaci sa vzduch vzdialenosť pyramídy skreslí znovu a potom ešte raz, takže Viktor nakoniec vidí pyramídu vo vzdialenosti

n+S(n)+S(S(n))+S(S(S(n)))=2017

Nájdite všetky možné hodnoty n.

Vzorové riešenie

Opravovali: kovacovai, radoslav.kosuth

Začneme tým, že sa pokúsime zmenšiť rozsah, v ktorom sa môže nachádzať n. 

Nakoľko ciferný súčet je vždy kladné číslo, teda je aspoň 1, tak z n+S(n)+S(S(n))+S(S(S(n)))=2017 vyplýva, že n \le 2014, čo je horná hranica ohraničenia pre n.

Aby sme našli dolné ohraničenie pre n, pozrieme sa na najväčšie možné hodnoty S(n), S(S(n)) a S(S(S(n)). Nakoľko n \le 2014, tak najväčšie S(n) dosiahneme pre n=1999, a teda S(n)\le28. Potom S(n) bude mať najväčší ciferný súčet pre S(n)=28 alebo 19, teda S(S(n))\le10 a podobne S(S(S(n)))\le9, nakoľko S(S(n)) má najväčší ciferný súčet pre S(S(n))=9.

Zistili sme teda, že S(n)+S(S(n))+S(S(S(n)))\le47, a teda n \ge 2017-47=1970.

Platí teda 1970 \le n \le 2014.

Aby platila rovnosť zo zadania, tak obe strany rovnice musia mať rovnaký zvyšok po delení 9. Teda nakoľko 2017 má zvyšok 1 po delení 9, tak aj n + S(n)+S(S(n))+S(S(S(n))) musí mať zvyšok 1 po delení 9.

Je známe, že číslo má rovnaký zvyšok po delení 9 ako jeho ciferný súčet. Pre tých, ktorých to zaujíma, toto tvrdenie je dokázané v poznámke na konci.

Z toho vyplýva, že n, S(n), S(S(n)) a S(S(S(n))) majú rovnaký zvyšok po delení 9, a teda ak označíme tento zvyšok 0\le k\le8, tak musí platiť, že 4k má zvyšok 1 po delení 9. 

Vyskúšame všetky možnosti na k, aby sme zistili, kedy to vie platiť:

k
4kzvyšok po delení 9
000
144
288
3123
4167
5202
6246
7281
8325

Teda jediné vyhovujúce k je 7 a n musí mať zvyšok 7 po delení 9.

Vyskúšame teda všetky 1970\le n \le 2014, ktoré dávajú zvyšok 7 po delení 9 a zistíme, akú hodnotu bude mať výraz n + S(n)+S(S(n))+S(S(S(n))):

nS(n)S(S(n))S(S(S(n)))Súčet
197825772017
198725772026
199625772035
20057772026
20147772035
Takže jediné vyhovujúce n=1978.

Poznámka

Chceme dokázať, že ciferný súčet čísla n má rovnaký zvyšok po delení 9 ako n. 

Ukážeme si to pre trojciferné číslo s ciframi abc. Toto číslo vieme zapísať ako 100a+10b+c = 99a + 9b + a + b + c = 9 \cdot (11a+b)+a+b+c.  Takže nakoľko 9 \cdot (11a+b) je deliteľné 9, tak 100a+10b+c musí mať rovnaký zvyšok po delení 9 ako a+b+c, čo je jeho ciferný súčet.

Podobne vieme toto tvrdenie ukázať aj pre čísla s iným počtom cifier.