Математика · 10 класс · Физтех 2025/26 · заключительный этап

Задача 2. Три последовательных натуральных числа

Условие

Найдите все тройки целых чисел (a;b;c)(a; b; c), для которых a+bca + bc, b+acb + ac, b2−a2+21c2b^2 - a^2 + 21c^2 — три последовательных натуральных числа, расположенных в порядке возрастания.

О задаче · 10 класс
Олимпиада
Физтех (МФТИ)
Этап
Заключительный этап, вариант 5
Предмет / класс
Математика · 10 класс
Сезон
2025/26

Три последовательных числа — это nn, n+1n + 1, n+2n + 2. Начни с самого простого условия: второе число на 11 больше первого. Посмотри на разность (b+ac)−(a+bc)(b + ac) - (a + bc) — во что она раскладывается? В модели для каждого cc видно, какие пары (a,b)(a, b) подходят.

Ответ — две тройки чисел. Сравни свой ответ с ответом ниже и проверь каждую тройку подстановкой.

Записать идею

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

Исследуй задачу

Самостоятельное исследованиеСетка пар (a, b)

Пробуй свои варианты. Разбор останется закрытым.

Исследуй задачу

Сетка пар (a, b)

При каких c есть пары (a, b), для которых три числа идут подряд?

Если модель не открылась, попробуй так. Посчитай разность второго и первого чисел для c = 0, 1, 2 и нескольких пар (a, b).

Подсказка 1

Условие «второе число на 11 больше первого» даёт (b+ac)−(a+bc)=1(b + ac) - (a + bc) = 1. Вынеси общий множитель: (b−a)−c(b−a)=(b−a)(1−c)(b - a) - c(b - a) = (b - a)(1 - c). Когда произведение двух целых чисел равно 11?

Подсказка 2

Либо b−a=1b - a = 1 и c=0c = 0, либо b−a=−1b - a = -1 и c=2c = 2. В каждом случае выпиши три числа через aa и потребуй, чтобы третье было на 22 больше первого.

Разобрать решение по шагам
1

Запишем условие равенствами

Три последовательных натуральных числа в порядке возрастания — это nn, n+1n + 1, n+2n + 2, где n≥1n \ge 1. Поэтому нужно

b+ac=(a+bc)+1,b2−a2+21c2=(a+bc)+2,a+bc≥1.b + ac = (a + bc) + 1,\qquad b^2 - a^2 + 21c^2 = (a + bc) + 2,\qquad a + bc \ge 1.
2

Первое равенство раскладывается на множители

Перенесём всё в одну сторону: (b−a)−c(b−a)=1(b - a) - c(b - a) = 1, то есть

(b−a)(1−c)=1.(b - a)(1 - c) = 1.

Оба множителя — целые числа, а произведение двух целых равно 11, только если они оба равны 11 или оба равны −1-1. Получаем два случая:

  • b−a=1b - a = 1 и 1−c=11 - c = 1: c=0c = 0, b=a+1b = a + 1;
  • b−a=−1b - a = -1 и 1−c=−11 - c = -1: c=2c = 2, b=a−1b = a - 1.

При остальных cc решений нет вообще. На плоскости пар (a,b)(a, b) кандидаты лежат на двух прямых.

3

Случай c = 0

Подставим c=0c = 0, b=a+1b = a + 1. Числа равны aa, a+1a + 1 и b2−a2=(a+1)2−a2=2a+1b^2 - a^2 = (a + 1)^2 - a^2 = 2a + 1.

Третье должно быть на 22 больше первого: 2a+1=a+22a + 1 = a + 2, откуда a=1a = 1, b=2b = 2. Числа 1,2,31, 2, 3 — натуральные. Тройка (1;2;0)(1; 2; 0) подходит.

4

Случай c = 2

Подставим c=2c = 2, b=a−1b = a - 1. Первое число a+2b=3a−2a + 2b = 3a - 2, второе b+2a=3a−1b + 2a = 3a - 1 (на 11 больше — как и должно быть), третье

b2−a2+84=(a−1)2−a2+84=85−2a.b^2 - a^2 + 84 = (a - 1)^2 - a^2 + 84 = 85 - 2a.

Нужно 85−2a=(3a−2)+2=3a85 - 2a = (3a - 2) + 2 = 3a, откуда a=17a = 17, b=16b = 16. Числа 49,50,5149, 50, 51 — натуральные. Тройка (17;16;2)(17; 16; 2) подходит.

ab0510152051015(1; 2), c = 0(17; 16), c = 2c = 0: b = a + 1c = 2: b = a − 1
После первого равенства все кандидаты лежат на двух прямых: b = a + 1 при c = 0 и b = a − 1 при c = 2. Условие на третье число оставляет на каждой прямой ровно одну точку.

Проверка

Подстановка: для (1;2;0)(1; 2; 0) числа 1+0=11 + 0 = 1, 2+0=22 + 0 = 2, 4−1+0=34 - 1 + 0 = 3; для (17;16;2)(17; 16; 2) — 17+32=4917 + 32 = 49, 16+34=5016 + 34 = 50, 256−289+84=51256 - 289 + 84 = 51. Второй способ — полный перебор всех целых aa, bb, cc от −70-70 до 7070: подходят ровно эти две тройки. Других и не может быть: при c≠0c \ne 0 и c≠2c \ne 2 разность второго и первого чисел — это (b−a)(1−c)(b - a)(1 - c), а она равна 11 только в разобранных двух случаях.

Ответ

(1;2;0)(1; 2; 0) и (17;16;2)(17; 16; 2).

Ответ

(1;2;0)(1; 2; 0) и (17;16;2)(17; 16; 2).

Главная идея

Разность двух соседних чисел раскладывается на множители (b − a)(1 − c) = 1; в целых числах это сразу оставляет два случая.

Целые числа и равенство, в котором после переноса всё выносится в произведение, равное ±1 или маленькому числу.

Где легко ошибиться

Потерять случай с множителями −1 и −1; забыть проверить, что числа натуральные; решать сразу всю систему без разложения.

Источник и авторство

Олимпиада «Физтех» · математика · 10 класс · 2025/26 · заключительный этап, вариант 5, задача 2.

Официальные условия (PDF организатора, стр. 1) ↗ · Официальные решения (PDF организатора, стр. 1) ↗ · Страница финала на сайте олимпиады ↗

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

Продолжить тему: Уравнения в целых числах →
Увеличенный рисунок