Математика · 11 класс · Физтех 2024/25 · заключительный этап

Задача 1. Квадрат из трёх чисел: 1111 = 11 · 101

Условие

Найдите все тройки натуральных чисел (A; B; C)(A;\ B;\ C) такие, что:

  • AA — четырёхзначное число, составленное из одинаковых цифр,
  • BB — трёхзначное число, хотя бы одна из цифр которого равна 22,
  • CC — двузначное число, хотя бы одна из цифр которого равна 33,
  • произведение A⋅B⋅CA \cdot B \cdot C является квадратом некоторого натурального числа.
О задаче · 11 класс
Олимпиада
Физтех (МФТИ)
Этап
Заключительный этап, вариант 1
Предмет / класс
Математика · 11 класс
Сезон
2024/25

Запиши свою тройку (или несколько) и число, квадратом которого является произведение. Потом проверь в модели разложение произведения на простые множители.

Ответ — одна тройка чисел: 6666, 202, 33.

Записать идею

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

Исследуй задачу

Самостоятельное исследованиеРазложи произведение

Пробуй свои варианты. Разбор останется закрытым.

Исследуй задачу

Разложи произведение

Какие простые числа прячутся в числе из одинаковых цифр — и откуда их взять ещё раз?

Если модель не открылась, попробуй так. Разложи 1111 на простые множители и выпиши все трёхзначные числа, кратные большему из них.

Подсказка 1

A=dddd‾=d⋅1111A = \overline{dddd} = d \cdot 1111. Разложи 11111111 на простые множители: в квадрате каждый простой множитель входит в чётной степени — откуда ещё могут взяться эти простые числа?

Подсказка 2

1111=11⋅1011111 = 11 \cdot 101. Простое число 101101 должно встретиться в произведении ещё раз — только в трёхзначном BB, а 1111 — в двузначном CC. Среди трёхзначных кратных 101101 (101,202,…,909101, 202, \ldots, 909) найди число с цифрой 22, среди двузначных кратных 1111 — с цифрой 33. Затем подбери dd.

Разобрать решение по шагам
1

Разложение A

A=dddd‾=d⋅1111=d⋅11⋅101A = \overline{dddd} = d \cdot 1111 = d \cdot 11 \cdot 101, где dd — цифра от 11 до 99. Числа 1111 и 101101 простые.

2

Где ещё взять 101 и 11

В точном квадрате каждое простое число входит в чётной степени. Множитель 101101 из AA должен повториться в BB или CC. Двузначное C<101C < 101 не делится на 101101, значит 101∣B101 \mid B. Трёхзначные кратные 101101: 101,202,303,…,909101, 202, 303, \ldots, 909 — цифру 22 содержит только B=202B = 202.

Множитель 1111 тоже нужен ещё раз. B=202=2⋅101B = 202 = 2 \cdot 101 на 1111 не делится, значит 11∣C11 \mid C. Двузначные кратные 1111: 11,22,…,9911, 22, \ldots, 99 — цифру 33 содержит только C=33C = 33.

3

Подбор цифры d

A⋅B⋅C=d⋅11⋅101⋅(2⋅101)⋅(3⋅11)=6d⋅112⋅1012.A \cdot B \cdot C = d \cdot 11 \cdot 101 \cdot (2 \cdot 101) \cdot (3 \cdot 11) = 6d \cdot 11^2 \cdot 101^2.

Произведение — квадрат тогда и только тогда, когда 6d6d — квадрат. Для цифры dd от 11 до 99 число 6d6d (6,12,…,546, 12, \ldots, 54) является квадратом только при d=6d = 6: 6⋅6=366 \cdot 6 = 36.

4

Ответ и проверка

A=6666A = 6666, B=202B = 202, C=33C = 33: 6666⋅202⋅33=62⋅112⋅1012=666626666 \cdot 202 \cdot 33 = 6^2 \cdot 11^2 \cdot 101^2 = 6666^2 — действительно квадрат.

Проверка

Правила модели перебирают все цифры dd, все трёхзначные BB с цифрой 22 и все двузначные CC с цифрой 33 (9⋅252⋅189 \cdot 252 \cdot 18 троек) и проверяют, является ли A⋅B⋅CA \cdot B \cdot C точным квадратом: единственная тройка — (6666; 202; 33)(6666;\ 202;\ 33), произведение равно 666626666^2. Для варианта 22 (цифры 11 и 55) тот же перебор даёт только (5555; 101; 55)(5555;\ 101;\ 55).

Ответ

(A; B; C)=(6666; 202; 33)(A;\ B;\ C) = (6666;\ 202;\ 33).

Ответ

(A; B; C)=(6666; 202; 33)(A;\ B;\ C) = (6666;\ 202;\ 33).

Главная идея

A = d·11·101; простые 101 и 11 должны повториться — 101 только в B, 11 только в C; остаётся сделать квадратом 6d.

Условие «произведение — квадрат» с числами специального вида: разложи на простые и следи за чётностью показателей.

Где легко ошибиться

Забыть, что 1111 = 11·101, и перебирать наугад; не проверить, что B = 202 не делится на 11; взять d = 1 без проверки квадрата.

Источник и авторство

Олимпиада «Физтех» · математика · 11 класс · 2024/25 · заключительный этап, вариант 1, задача 1. В модели можно выбрать другой официальный вариант этого номера (вариант 2): условие, модель и проверка ответа следуют выбранному варианту.

Официальные условия (PDF организатора, стр. 1) ↗ · Официальные решения (PDF организатора, стр. 1) ↗ · Архив заданий олимпиады ↗

Условие — из официального файла организатора. Подсказки, решение и модель — Popov Academy. Авторское решение записано до знакомства с решениями организатора. Ответ сверен с официальным решением организатора и совпадает с ним; объяснение и модель написаны заново.

Продолжить тему: Делимость и простые множители →
Увеличенный рисунок