Назад
Задача

На доске написали 100 попарно различных натуральных чисел a1, a2, ..., a100. Затем под каждым числом ai написали число bi, полученное прибавлением к ai наибольшего общего делителя остальных 99 исходных чисел. Какое наименьшее количество попарно различных чисел может быть среди b1, b2, ..., b100?

Решение

  Если  a100 = 1  и  ai = 2i  при  i = 1, 2, ..., 99,  то  b1 = b100 = 3,  так что среди чисел bi будет не больше 99 различных.

  Докажем, что среди чисел bi всегда найдутся 99 различных. Можно считать, что  a1 < a2 < ... < a100.   Первый способ. Пусть dk – наибольшее из чисел d1, ..., d100. Тогда при  ik  числа ai делятся на dk. Следовательно, при  i < j  и  i ≠ k ≠ j  разность  aj – ai  также делится на dk. Поскольку она положительна,  aj – ai ≥ dk ≥ di.  Поэтому  bj > aj ≥ ai + di = bi,  откуда  bi ≠ bj.  Итак, все 99 чисел bi  (i ≠ k)  различны.   Второй способ. Обозначим  ci = ai+1ai.  Пусть cm – минимальное из чисел c1, c2, ..., c99. Докажем, что  bi < bj,  если  i < j  и  i ≠ m + 1 ≠ j.  Разберём два случая.

  1)  i < j – 1.  Тогда  i ≤ 98,  и числа ai+1 и ai+2 делятся на di. Значит,  di ≤ ai+2 –  ai+1 < aj – ai,  откуда  bi = ai + di < ai + (aj – ai) = aj < bj.

  2)  j = i + 1.  Тогда  i ≠ m + 1  и  i ≠ m.  Значит, числа am и am+1 делятся на di. Отсюда  di ≤ am+1am = cm ≤ ci,  следовательно,

bi = ai + di ≤ ai + ci = ai+1 = aj < bj.

Ответ

Чтобы оставлять комментарии, войдите или зарегистрируйтесь

Комментариев нет