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La motivación para la solución a la construcción de un conjunto de 1983 distintos números enteros tales que no son tres términos consecutivos de una progresión aritmética

Problema: Es posible elegir $1983$ distintos números enteros positivos, menos de o igual a $100,000$, ninguna de las cuales tres son términos consecutivos de una progresión aritmética? (Fuente: OMI 1983 Q5).

Solución: Construimos un conjunto $T$ que contiene, incluso más de 1983 enteros, todos a menos de $10^5$ tal de que no hay tres están en progresión aritmética, es decir, no hay tres satisfacer $x+z=2y$. El conjunto $T$ se compone de todos los enteros positivos cuya base $3$ representaciones tienen en la mayoría de $11$ dígitos, cada uno de los cuales es $0$ o $1$ (es decir, no $2$'s). Hay $2^{11} -1 > 1983$ de ellos, y el más grande es

$$ 11111111111_3=1+3^2+3^3+\cdots+3^{10}=88573<10^5 $$

Ahora supongamos $x+z=2y$ algunos $x,y,z\in T$. El número de $2y$, para cualquier $y\in T$, se compone sólo de los dígitos $0$$2$. Por lo tanto $x$ $z$ debe coincidir con dígito por dígito, y de ello se sigue que $x=z=y$. Por lo tanto el conjunto de $T$ no contiene una progresión aritmética de longitud 3, y la selección deseada es posible.

Mi pregunta ahora es, ¿cómo puedo obtener el proceso de pensamiento para llegar a la idea para resolver el problema que dio la solución anterior? ¿Cómo puedo deducir o intuitivamente sé usar este particular enfoque de la utilización de la base de $3$ representaciones llegar a una solución para el problema? A mí me parece que requiere de una gran cantidad de creatividad, para finalizar con un método de enfoque para abordar el problema como ese. Podría alguien ser capaz de explicar la motivación detrás de la solución?

Pensamientos y reflexiones son muy apreciados.

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Xetius Puntos 10445

Supongamos que usted ha llegado al punto donde usted sabe que usted está buscando un conjunto de números que no contiene un triplete $x$, $y$, $z$ tal que $x+z=2y$.

Si te doy tres números, ¿cómo se puede comprobar si lo hacen o no satisfacer esa igualdad? Así, la más estúpida es simplemente ver si $x$ $z$ agregar a a $2y$, por supuesto!

Ahora, si tomamos dos números y en realidad se trata de agregar, de inmediato nos damos cuenta de que hay algo atornillar con nosotros: todos los que lleven más de una columna a la otra. Por tanto, para evitar que, consideramos sólo los números de $x$ $z$ tal que cuando se añade ellos no hay realización, cruzando los dedos para que esta condición no es demasiado draconianas que nos deja con muy pocos candidatos... (Y oye, tenemos la oportunidad de hacer uso de la palabra draconianas!)

También necesitamos calcular $2y$, así que puede que tan bien mantener nuestros dedos cruzados - se asume que, cuando se calcula que hay también no llevar encima.

Si los dígitos de $x$$x_nx_{n-1}\cdots x_0$, y del mismo modo para $y$$z$, en este punto, la condición de que $x+z=2y$ se traduce en

$x_i+z_i=2y_i$ todos los $i\in\{0,\dots,n\}$.

Así, lo que queremos es que si los dígitos de $x$, $y$ y $z$ satisfacer esta condición, entonces, en el hecho de $x$, $y$ y $z$ no pueden ser todos diferentes. Así que, si sólo permitimos que los dígitos de los números que vienen de un conjunto de $S\subseteq\{0,1,\dots,9\}$, queremos que

para todos $a$, $b\in S$, a continuación, $a+b<10$

de manera que no se lleven más cuando calculamos el $x+z$, ni cuando calculamos el $2y$, y que

si $a$, $b$, $c\in S$ son tales que $a+b=2c$, entonces, en el hecho de $a=b=c$.

(Esto se parece más de lo que realmente necesitamos, pero no puedo pensar en lo que realmente necesitamos... si no funciona, esto es que se necesita pensar más...)

Así que... un poco de trabajo mostrará que podemos recoger $S=\{0, 1, 3, 4\}$. y entonces funciona. Genial!

Tan sólo tenemos que considerar todos los números cuyas cifras son extraídas de ${0,1,3,4}$ y que están a menos de $100,000$. Hmm. Pensamos un poco y ver que hay muy pocos de estos! Maldita sea. De hecho, hay 1025 de ellos.

Empezar de nuevo.

Bien... ahora tenemos un poco de idea: ¿qué es esta obsesión con el número de $10$. Realmente. Nunca me envuelve mi cabeza con el uso de $A$ $B$ y así sucesivamente como dígitos, así que bueno, voy a intentar usar otra base, pero más pequeño que el $10$.

(Hmm, la base de la $2$, los sospechosos usuales, no va a ayudar aquí...)

Random pick: vamos a hacer la base de $6$. Nuestro set $S$ de los dígitos que tendrá que ser extraído de ${0,1,2}$, porque para $3$ ya hemos llevar al doblar. Hm. Los conjuntos de $S$ podemos construir tienen en la mayoría de $2$ elementos; por ejemplo, $\{0,2\}$ o $\{1,2\}$. Hmm. Pensando un poco muestra que hay muy pocos números más pequeños que $100000$ el uso de los $6$adic números (que, por supuesto, prefieren $\{0,2\}$$\{1,2\}$, porque nos permite escribir números más pequeños, así que más números). Maldita sea nuevo.

Así que... Creo que un poco más... Con base $5$ no va a ayudar, porque el máximo de dígitos también es $2$... Base $4$... Ok. Podemos tomar $S=\{0,1\}$, y trabajar, trabajar, trabajar, sólo hay 512 números por debajo de $100000$ utilizando sólo de ellos. Ok, pero la base de $3$ nos permite el uso de los mismos dígitos, y obviamente habrá más números con sólo esos dígitos. Hmm. Ooooo. $2048$ !

Que hicimos :)

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Donal Tobin Puntos 75

Tal vez puede ser motivado por imaginando objetos que no sean números enteros, y se ha preguntado para qué tipos de objetos y para que las reglas de adición se puede construir un conjunto. A continuación, una vez que averiguar esto, usted puede diseñar un esquema de mapa de la solución en números enteros. Dicho esto, yo probablemente no habría sido capaz de averiguar la respuesta.

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