Математика · 9 класс · Физтех 2024/25 · первый тур

Задача 1. Множитель до точной степени

Условие

На какое наименьшее натуральное число нужно умножить число A=1 188A = 1\,188, чтобы получилось некоторое натуральное число в натуральной степени, отличной от 11?

О задаче · 9 класс
Олимпиада
Физтех (МФТИ)
Этап
Отборочный этап, первый тур (1 попытка)
Предмет / класс
Математика · 9 класс
Сезон
2024/25

Разложи AA на простые множители. Что должно произойти с показателями, чтобы получился квадрат? А куб? В модели подбирай множитель mm и смотри на столбики простых множителей. Ниже можно сверить ответ — наименьший множитель.

Записать идею

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

Исследуй задачу

Самостоятельное исследованиеСтолбики простых множителей

Пробуй свои варианты. Разбор останется закрытым.

Исследуй задачу

Столбики простых множителей

Какой наименьший множитель делает все столбики кратными одному числу?

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. Разложи 1188 на простые множители и запиши показатели. Какие показатели получатся после умножения на 3, на 11, на 33, на 2·11²? Когда все они делятся на одно и то же число больше 1?

Подсказка 1

1188=22⋅33⋅111188 = 2^2 \cdot 3^3 \cdot 11. Число является kk-й степенью натурального числа ровно тогда, когда в его разложении на простые множители все показатели делятся на kk.

Подсказка 2

Для квадрата показатели 2,3,12, 3, 1 надо сделать чётными, для куба — кратными трём. Сравни, сколько придётся домножить в каждом случае. Почему четвёртая и большие степени заведомо хуже?

Разобрать решение по шагам
1

Разложим A на простые множители

1188=4⋅297=4⋅27⋅111188 = 4 \cdot 297 = 4 \cdot 27 \cdot 11, то есть

A=22⋅33⋅11.A = 2^2 \cdot 3^3 \cdot 11.

Если A⋅m=nkA \cdot m = n^k, то разложение nkn^k получается из разложения nn умножением всех показателей на kk. Поэтому в A⋅mA \cdot m каждый простой множитель входит в степени, кратной kk, — и наоборот, если все показатели делятся на kk, число является kk-й степенью.

2

Чего не хватает до квадрата и до куба

Умножение на mm только увеличивает показатели. Каждый показатель надо поднять до ближайшего числа, кратного kk, — меньше домножить нельзя.

Квадрат (k=2k = 2): показатели 2,3,12, 3, 1 превращаются в 2,4,22, 4, 2. Нужно добавить одну тройку и одну единицу к показателю 1111: m=3⋅11=33m = 3 \cdot 11 = 33. Действительно, 1188⋅33=39 204=19821188 \cdot 33 = 39\,204 = 198^2.

Куб (k=3k = 3): показатели 2,3,1→3,3,32, 3, 1 \to 3, 3, 3, нужно m=2⋅112=242m = 2 \cdot 11^2 = 242.

3

Большие степени не выгоднее

При k≥4k \ge 4 показатель числа 1111 надо поднять с 11 хотя бы до k≥4k \ge 4, то есть mm делится на 113=133111^3 = 1331, — это гораздо больше 3333.

Значит, наименьший множитель — 3333: при нём получается квадрат, а любой подходящий множитель для квадрата делится на 3⋅113 \cdot 11, для куба — на 2⋅1122 \cdot 11^2, для больших степеней — на 11311^3.

Проверка

1188⋅33=39 2041188 \cdot 33 = 39\,204, 1982=39 204198^2 = 39\,204. Перебор всех множителей от 11 до 3232 показывает, что ни одно из чисел 1188m1188m не является точной степенью (тест модели проверяет это для всех четырёх версий). В других официальных версиях: 936=23⋅32⋅13936 = 2^3 \cdot 3^2 \cdot 13 — нужно 2⋅13=262 \cdot 13 = 26 (квадрат 1562156^2); 792=23⋅32⋅11792 = 2^3 \cdot 3^2 \cdot 11 — 2222 (1322132^2); 756=22⋅33⋅7756 = 2^2 \cdot 3^3 \cdot 7 — 2121 (1262126^2). Везде выгоднее всего квадрат.

Ответ

3333.

Ответ

3333.

Главная идея

Число — k-я степень, когда все показатели в его разложении на простые делятся на k; каждый показатель поднимаем до ближайшего кратного k и сравниваем k = 2, 3 и большие.

«Умножить, чтобы получилась степень» — сразу разложение на простые множители и делимость показателей.

Где легко ошибиться

Рассмотреть только квадрат или только куб; забыть, что показатель можно только увеличить; искать степень самого множителя вместо степени произведения.

Источник и авторство

Олимпиада «Физтех» · математика · 9 класс · 2024/25 · отборочный этап, первый тур (1 попытка). Задача 1, версия с ID 3532 — первая в официальном файле; другие версии этого номера (ID 3537, 3536, 3535) можно выбрать в модели.

Официальные условия (PDF организатора, стр. 1) ↗ · 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 М9 1 попытка 2024», стр. 1 ↗: ID 3532: 33; ID 3537: 26; ID 3536: 22; ID 3535: 21.). Сверены все четыре официальные версии этого номера.

Продолжить тему: Делимость и простые множители →
Увеличенный рисунок