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Encontrar el número de pares de $(m, n)$ de enteros positivos tal que $\frac{ m}{n+1} < \sqrt{2} < \frac{m+1}{n}$

Encontrar el número de pares de $(m, n)$ de enteros positivos tal que $\frac{ m}{n+1} < \sqrt{2} < \frac{m+1}{n}$ Restricción: $m$ $n$ menos de o igual a 1000

He trabajado sobre este problema para un poco. He probado los primeros enteros positivos m y encontrar los valores correspondientes de $n$, pero no verdadero patrón pareció surgir. Claramente $m \ge n$ . Yo creo que para cada valor de $m$, hubo dos o un valor(s) por $n$ en ningún orden claro, que es la parte que está arruinando a mí. Este está destinado a ser hecho a mano, de modo que no he usado ningún tipo de software en él.

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HappyEngineer Puntos 111

Usted puede reescribir esto como: $$\frac{m}{\sqrt{2}}-1<n<\frac{m+1}{\sqrt{2}}$$

Desde $\sqrt{2}$ es irracional, sabemos que $\frac{m}{\sqrt{2}}-1$ no es un número entero, así que para un entero $n>\frac{m}{\sqrt{2}}-1$ fib $n\geq \left\lceil \frac{m}{\sqrt{2}}-1\right\rceil =\left\lfloor \frac{m}{\sqrt{2}}\right\rfloor$.

Del mismo modo, $n<\frac{m+1}{\sqrt{2}}$ fib $n\leq \left\lfloor \frac{m+1}{\sqrt{2}}\right\rfloor$. Así que en total, estamos en busca de $m,n$ tal que $$\left\lfloor\frac{m}{\sqrt 2}\right\rfloor\leq n\leq \left\lfloor\frac{m+1}{\sqrt{2}}\right\rfloor$$

Para un determinado $m$, entonces, el número de posibles $n$: $\left\lfloor\frac{m+1}{\sqrt{2}}\right\rfloor-\left\lfloor\frac{m}{\sqrt 2}\right\rfloor +1$. Sumando sobre todos los $m$, el resultado es $$-1+\sum_{m=1}^{1000}\left(\left\lfloor\frac{m+1}{\sqrt{2}}\right\rfloor-\left\lfloor\frac{m}{\sqrt 2}\right\rfloor +1\right)$$

(El $-1$ es porque no queremos recuento $n=0$ al $m=1$.)

Pero esto es sólo $999$, además de una suma telescópica, y vemos que el resultado es:

$$999+\left\lfloor\frac{1001}{\sqrt{2}}\right\rfloor$$

En realidad, aún más específicamente, es la siguiente:

$$1000-\lfloor\sqrt{2}\rfloor + \left\lfloor\frac{1000+1}{\sqrt{2}}\right\rfloor$$

Esto funciona para cualquier número irracional $\alpha>1$ y cualquier límite superior, $M>\alpha$, lo que da un total de: $$M-\lfloor\alpha\rfloor + \left\lfloor\frac{M+1}{\alpha}\right\rfloor$$

que cuenta con los pares de $(m,n)$ $1\leq m,n\leq M$ y $$\frac{m}{n+1}<\alpha<\frac{m+1}n$$

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jonathan hall Puntos 307

Yo no lo entiendo. ¿Por qué esa complejidad?

Desigualdad: $$\frac{m}{n+1}<\sqrt{2}<\frac{m+1}{n}$$

Esto es equivalente a la desigualdad :

$$n\sqrt{2}-1<m<n\sqrt{2}+\sqrt{2}$$

Es fácil ver que uno es "$n$ "- corresponde a un valor de " $m$ ".

O vamos diferente. $$\frac{m}{\sqrt{2}}-1<n<\frac{m+1}{\sqrt{2}}$$

Establecer el número "$m$ "- y entero "$2n$ " - y será el número de todas las posibles parejas.

$$1+\sqrt{2}=2,4142$$

Por lo que el número de todos los posibles pares de dados " $m$ ". 't cuidado. "$ 2n $ " .

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