10 votos

$16!$ sin calculadora

Revisando antiguos exámenes de matemáticas discretas me he encontrado con esta pregunta de "elegir la respuesta correcta":

$16!$ es:

  • a). $20 \; 922 \; 789 \; 888 \; 000$
  • b). $18 \; 122 \; 471 \; 235 \; 500$
  • c). $17 \; 223 \; 258 \; 843 \; 600$

¿Podría mostrarme cómo sería su proceso de pensamiento para resolver este problema?

El objetivo final es encontrar la respuesta correcta; no importa cómo se llegue a ella, excepto que hay que invertir sólo una cantidad razonable de tiempo, y no se permiten calculadoras u otros dispositivos.

23voto

J. W. Tanner Puntos 46

$16!$ es divisible por $125$ ya que es divisible por $5\times10\times15$ y por $8$ ya que es divisible por $2\times4$ .

Por lo tanto, $16!$ debe ser un múltiplo de $1000$ y la única opción aceptable es a).

12voto

Alain Remillard Puntos 423

Desde $16!$ es divisible por $9$ la suma de sus dígitos también debe ser divisible por $9$ . $$20\ 922\ 789\ 888\ 000 \to 63$$ $$18\ 122\ 471\ 235\ 500 \to 41$$ $$17\ 223\ 258\ 843\ 600 \to 51$$ Sólo la respuesta a) es divisible por $9$ .

También podríamos haber buscado la divisibilidad por $11$ con la suma alternativa de los dígitos. $$20\ 922\ 789\ 888\ 000 \to 11$$ $$18\ 122\ 471\ 235\ 500 \to -5$$ $$17\ 223\ 258\ 843\ 600 \to -7$$ Sólo la respuesta a) es divisible por $11$ .

3voto

MikeMathMan Puntos 159

Actualización: Debido a los votos negativos, me tomé el tiempo de explicar cuidadosamente el método aquí.


Nota: Si te acuerdas de las tablas de multiplicar, puedes hacer el trabajo escrito a continuación en tu cabeza usando tus dedos para seguir la pista de dónde estás (sí, no tienes 16 dedos, pero todavía es factible).

Además, si observas que las respuestas b) y c) de la OP tienen dos ceros a la izquierda, puedes detenerte después del tercer cálculo con el $\text{*}$ indicador de abajo, ahorrándole un último cálculo.


Trabajar en $\Bbb N \to \{0, 1,2,3, \dots\}$ .

Cualquier número entero $a \ge 1$ tiene un $\text{base-}10$ representación,

$\tag 1 a = \displaystyle{\sum_{k=0}^n a_k 10^k} \text{ with } a_k \in \{0, 1,2,3,4,5,6,7,8,9\} \text{ and } a_n \gt 0$

Definimos $\rho: \Bbb N^{\gt 0} \to \{1,2,3,4,5,6,7,8,9\}$ de la siguiente manera:

$\quad \rho(n) = \text{the smallest } k \text{ such that } a_k \ne 0 \text{ in (1)}$

Para los números de la OP tenemos

$\quad \rho(20 \; 922 \; 789 \; 888 \; 000) = 8$

$\quad \rho(18 \; 122 \; 471 \; 235 \; 500) = 5$

$\quad \rho(17 \; 223 \; 258 \; 843 \; 600) = 6$

Propuesta: $\rho(ab) = \rho\big(\rho(a)\rho(b)\big)$ .

Cálculos

$\rho(1!) = 1$
$\rho(2!) = 2$
$\rho(3!) = 6$
$\rho(4!) = 4$
$\rho(5!) = 2$ *
$\rho(6!) = 2$
$\rho(7!) = 4$
$\rho(8!) = 2$
$\rho(9!) = 8$
$\rho(10!) = 8$ *
$\rho(11!) = 8$
$\rho(12!) = 6$
$\rho(13!) = 8$
$\rho(14!) = 2$
$\rho(15!) = 3$ *
$\rho(16!) = 8$

Así que la respuesta es a).

3voto

Axion004 Puntos 155

\begin{align}16!&=1\times2\times3\times4\times5\times6\times7\times8\times9\times10\times11\times12\times13\times14\times15\times16 \\&=(2\times5\times10)\times3\times4\times6\times7\times8\times9\times11\times12\times13\times14\times15\times16 \\&=100\times(3\times4\times6\times7\times8\times9\times11\times12\times13\times14\times15\times16)\end{align} Así que la respuesta final tendrá $2$ ceros al final. Si quieres el primer dígito después de los ceros, puedes multiplicar los números restantes módulo $10$ .

\begin{align}&3\times4\times6\times7\times8\times9\times11\times12\times13\times14\times15\times16 \pmod {10} \\&= 3\times4\times6\times7\times8\times9\times1\times2\times3\times4\times5\times6 \pmod {10} \\&= 2\times6\times7\times8\times9\times2\times3\times4\times5\times6 \pmod {10} \\&= 2\times7\times8\times9\times2\times3\times4\times5\times6 \pmod {10} \\&= 4\times8\times9\times2\times3\times4\times5\times6 \pmod {10} \\&= 2\times9\times2\times3\times4\times5\times6 \pmod {10} \\&= 8\times2\times3\times4\times5\times6 \pmod {10} \\&= 6 \times3\times4\times5\times6 \pmod {10} \\&= 8\times4\times5\times6 \pmod {10} \\&= 2\times5\times6 \pmod {10} \\&= 60 \pmod {10} \\&= 0 \pmod {10} \end{align}

Así que los últimos 3 dígitos de $16!$ son $000$ y la respuesta debe ser a).

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