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 i ≠ k 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+1 – ai. 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+1 – am = cm ≤ ci, следовательно,
bi = ai + di ≤ ai + ci = ai+1 = aj < bj.
Ответ
Чтобы оставлять комментарии, войдите или зарегистрируйтесь