Назад
Задача

Для каждого натурального n обозначим через  s(n)  сумму цифр его десятичной записи. Назовём натуральное число m особым, если его нельзя представить в виде  m = n + s(n).  (Например, число 117 не особое, поскольку  117 = 108 + s(108),  а число 121, как нетрудно убедиться, – особое.) Верно ли, что особых чисел существует лишь конечное число?

Решение

Решение 1:   Рассмотрим все целые числа от 1 до какого-то N. Среди них найдётся некоторое количество  R(N)  особых чисел (например, число 1 – особое). Остается показать, что, выбирая соответствующим образом N, можно получить сколь угодно большое  R(N).   Первый способ. Ясно, что  R(N)  не меньше, чем количество таких  n ≤ N,  для которых  n + s(n) > N.

  Возьмём  N = 1010k  и докажем, что  R(N) ≥ 10k.  Рассмотрим число M = N – 10k = 9...90...0  (10k девяток и k нулей). Если  M ≤ n < N,  то

n + s(n) ≥ N – 10k) + 9·10k > N.   Второй способ. Ясно, что  R(N)  не меньше, чем количество таких пар чисел  m < n ≤ N,  для которых  m + s(m) = n + s(n).  Докажем, что

R(100k + 100) ≥ k.  Действительно, при каждом целом a от 1 до k для чисел  m = 1000a + 91 и n = 1000a + 100

m + s(m) = n + s(n) = 1000a + s(a) + 101.

Решение 2:   Докажем, что бесконечная последовательность, заданная соотношениями:  m0 = 9,  mk = mk–1 + 10k + 1,  состоит из особых чисел.

  Сначала докажем, что  11·10k–1 < mk < 2·10k  при  k > 1. Левое неравенство очевидно, а правое проверяется по индукции:

mk = mk–1 + 10k + 1 < 2·10k–1 + 10k + 1 = 12·10k–1 + 1 < 2·10k.

  Предположим, что в нашей последовательности есть неособое число; рассмотрим наименьший номер k, при котором  mk = n + s(n).  Заметим, что  k ≥ 3,  так так "особость" чисел  m1 = 9 + 11 = 20  и  m2 = 20 + 101 = 121  нетрудно проверить непосредственно.

  Докажем, что  10k < n < 2·10k.  Здесь правое неравенство очевидно, а левое доказывается от противного: если  n < 10k,  то

n + s(n) < 10k + 9k < 10k + 10k–1 = 11·10k–1 < mk  (9k < 10k–1  при k ≥ 3).

  Таким образом, десятичная запись числа n начинается с 1. Значит, число  l = n – 10k  получается из n отбрасыванием первой цифры. Следовательно,  s(l) = s(n) – 1,  и поэтому  l + s(l) = n – 10k + s(n) – 1 = mk – 10k – 1 = mk–1.  Противоречие, поскольку число mk–1 – особое.

Ответ

Неверно.

Чтобы оставлять комментарии, войдите или зарегистрируйтесь

Комментариев нет