Задача
По окружности записали красным пять несократимых дробей с нечётными знаменателями, большими 1010. Между каждыми двумя соседними красными дробями вписали синим несократимую запись их суммы. Могло ли случиться, что у синих дробей все знаменатели меньше 100?
Решение
Решение 1: Предположим противное. Пусть a1, a2, a3, a4, a5 – исходные дроби в порядке их следования по кругу. Заметим, что
2a1 = (a1 + a2) + (a3 + a4) + (a5 + a1) – (a2 + a3) – (a4 + a5). Последнее выражение есть алгебраическая сумма пяти дробей со знаменателями, не превосходящими 100. Очевидно, знаменатель в несократимой записи суммы не превосходит произведения знаменателей в несократимой записи слагаемых. Значит, знаменатель в несократимой записи 2a1 не больше 1005 = 1010. С другой стороны, он равен знаменателю a1 (поскольку знаменателю a1 нечётен), то есть больше 1010. Противоречие.
Решение 2: Пусть q – наименьшее общее кратное знаменателей a1, ..., a5, и ai = bi/q. Положим также si = ai + ai+1 (считая a6 = a1). Очевидно, q > 1010. Пусть p – один из делителей числа q, причём q делится на pk, но не на pk+1. Покажем, что один из знаменателей в несократимых записях чисел si делится на pk.
Допустим, знаменатели чисел si не делятся на pk. Тогда все bi + bi+1 делятся на p. Поскольку одно из чисел bi не делится на p, то и ни одно из них не делится, поскольку b1 ≡ – b2 ≡ b3 ≡ – b4 ≡ b5 ≡ –b1 (mod p). Но отсюда следует также, что 2b1 делится на p, а этого не может быть, поскольку p нечётно.
Из доказанного следует, что произведение знаменателей чисел si делится на q; но тогда это произведение больше 1010, а, значит, один из сомножителей больше 100.
Ответ
Не могло.
Чтобы оставлять комментарии, войдите или зарегистрируйтесь