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Demuestra que todas las tarjetas contienen el mismo número.

Números naturales de $1$ a $99$ (no necesariamente distintos) se escriben en $99$ tarjetas. Se da que la suma de los números de cualquier subconjunto de cartas (incluyendo el conjunto de todas las cartas) no es divisible por $100$ . Demuestra que todas las tarjetas contienen el mismo número.

Un amigo me sugirió que abordara este problema por contradicción.

Supongamos por el contrario que hay dos cartas que son distintas.

Sin embargo, no veo realmente cómo eso podría ayudar.

¿Alguien ve cómo se plantearía esta prueba? Cualquier punto de partida me ayudaría mucho.

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Para demostrar que no es posible tener un número 98 veces y otro número 1 vez se puede utilizar el teorema de knuth como se indica en es.wikipedia.org/wiki/

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Anurag A Puntos 11751

Que el número de las tarjetas sea $\{a_1,a_2, \ldots , a_{99}\}$ . Supongamos que $a_1 \neq a_2$ . Entonces, considere lo siguiente $99$ subconjuntos $$\{a_1\}, \{a_1,a_2\}, \{a_1,a_2,a_3\}, \ldots \{a_1,a_2, \ldots a_{99}\}.$$ Entonces las sumas correspondientes serán $$s_1=a_1,\, s_2=a_1+a_2, \, s_3=a_1+a_2+a_3, \ldots , \, s_{99}=a_1+a_2+ \dotsb + a_{99}.$$ Como ninguno de ellos es divisible por $100$ por lo tanto, modulo $100$ deberían dar todos los residuos distintos (y también cubrir todos los posibles residuos distintos de cero módulo $100$ ). Si no, entonces existe $i,j$ con $i < j$ tal que $s_i \equiv s_j \pmod{100}.$ Pero entonces el subconjunto $\{a_{i+1}, a_{i+2}, \ldots ,a_{j}\}$ tendrá suma $s_j-s_i$ y será divisible por $100$ contradiciendo la condición dada.

Ahora considere $a_2$ . Desde $a_1,a_2 \in \{1,2,\ldots ,99\}$ y son distintos por lo tanto $a_2 \not\equiv a_1 \not\equiv s_1\pmod{100}$ . También $a_2 \not\equiv s_2 \pmod{100}$ tampoco, de lo contrario $a_1 \equiv 0 \pmod{100}$ .

Por lo tanto, $a_2 \equiv s_k \pmod{100}$ para algunos $k \geq 3$ .

Esto es una contradicción porque entonces el subconjunto $\{a_1,a_3, \ldots ,a_{k}\}$ tendrá la suma divisible por $100$ .

Así que sólo podemos tener $a_1=a_2$ .

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Muy bonito Anurag. Muy bien escrito también. +1

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@Shailesh gracias.

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