Математика · 10 класс · Физтех 2024/25 · второй тур

Задача 2. Простое среднее подряд идущих чисел

Условие

Олег должен написать в тетради 373373 подряд идущих натуральных числа таких, что их среднее арифметическое — простое число. Какое наименьшее число он мог написать в тетради?

О задаче · 10 класс
Олимпиада
Физтех (МФТИ)
Этап
Отборочный этап, второй тур (2 попытка)
Предмет / класс
Математика · 10 класс
Сезон
2024/25

Как найти среднее арифметическое подряд идущих чисел, не складывая их все? В модели меняй первое число и смотри, каким получается среднее. Ниже можно сверить ответ.

Записать идею

Личный черновик для заметок и расчётов. Он никуда не отправляется и не проверяется.

Исследуй задачу

Самостоятельное исследованиеТетрадь Олега

Пробуй свои варианты. Разбор останется закрытым.

Исследуй задачу

Тетрадь Олега

С какого числа нужно начать, чтобы среднее было простым?

Если модель не открылась (выключен JavaScript или страница загрузилась не полностью), условие, подсказки и разбор доступны и без неё.

Подсказка для решения без модели

Если модель не открылась, попробуй так. Выпиши 5 подряд идущих чисел, начиная с 1, 2, 3, и найди их среднее. Какое число ряда ему равно?

Подсказка 1

Пусть числа k,k+1,…,k+372k, k + 1, \ldots, k + 372. Разбей их на пары, симметричные относительно середины: kk и k+372k + 372, k+1k + 1 и k+371k + 371, … Чему равна сумма каждой пары?

Подсказка 2

Среднее арифметическое равно среднему числу ряда k+186k + 186. Оно не меньше 187187. Найди наименьшее простое число, не меньшее 187187.

Разобрать решение по шагам
1

Среднее — это среднее число ряда

Пусть Олег написал k,k+1,…,k+372k, k + 1, \ldots, k + 372 (наименьшее число — kk). Разобьём числа на пары, симметричные относительно середины: kk и k+372k + 372, k+1k + 1 и k+371k + 371, …, k+185k + 185 и k+187k + 187. В каждой паре сумма равна 2k+372=2(k+186)2k + 372 = 2(k + 186), и без пары остаётся само k+186k + 186. Поэтому сумма всех чисел равна 373(k+186)373(k + 186), а среднее арифметическое

373(k+186)373=k+186.\frac{373(k + 186)}{373} = k + 186.
2

Наименьшее простое среднее

Так как k⩾1k \geqslant 1, среднее не меньше 187187, и чем меньше kk, тем меньше среднее. Нужно наименьшее простое число, не меньшее 187187:

187=11⋅17187 = 11 \cdot 17, 188188 и 190190 чётные, 189=27⋅7189 = 27 \cdot 7, а 191191 — простое (не делится на 2,3,5,7,11,132, 3, 5, 7, 11, 13, а 172=289>19117^2 = 289 > 191).

3

Ответ

k+186=191k + 186 = 191, k=5k = 5. Олег пишет числа от 55 до 377377, их среднее 191191 — простое. Меньшее kk даёт среднее 187,188,189187, 188, 189 или 190190 — составное.

Проверка

Проверка суммой: 5+6+…+377=(5+377)⋅3732=71 243=373⋅1915 + 6 + \ldots + 377 = \frac{(5 + 377) \cdot 373}{2} = 71\,243 = 373 \cdot 191. Тест модели находит ответ прямым перебором первого числа для всех версий. Другие официальные версии: 987987 чисел — среднее k+493⩾494k + 493 \geqslant 494, первое простое 499499, k=6k = 6; 799799 чисел — k+399⩾400k + 399 \geqslant 400, простое 401401, k=2k = 2; 859859 чисел — k+429⩾430k + 429 \geqslant 430, простое 431431, k=2k = 2.

Ответ

55.

Ответ

55.

Главная идея

Среднее нечётного количества подряд идущих чисел — среднее число ряда; остаётся найти первое простое, не меньшее наименьшего возможного среднего.

Среднее арифметическое арифметической прогрессии из нечётного числа членов — её средний член.

Где легко ошибиться

Складывать все числа «в лоб»; считать 187 простым; ответить средним 191 вместо первого числа.

Источник и авторство

Олимпиада «Физтех» · математика · 10 класс · 2024/25 · отборочный этап, второй тур (2 попытка). Задача 2, версия с ID 3829 — первая в официальном файле; другие версии этого номера (ID 3832, 3831, 3830) можно выбрать в модели.

Официальные условия (PDF организатора, стр. 2) ↗ · Ответы и решения организатора ↗ · Архив заданий олимпиады ↗

Условие — из официального файла организатора. Подсказки, решение и модель — Popov Academy. Авторское решение записано до знакомства с решениями организатора; затем ответ совпадает с ответом организатора («Решения М10 2 попытка», стр. 2 ↗: ID 3829: 5; ID 3832: 6; ID 3831: 2; ID 3830: 2.). Сверены все четыре официальные версии этого номера.

Продолжить тему: Делимость и простые множители →
Увеличенный рисунок