Математика · 2025/26 · Заключительный этап

Все значения многочлена и две границы в источнике

Условие

Сколько разных положительных значений, не превышающих десять миллионов, принимает многочлен P(x,y)=x3+8y3−3xy2−6x2y−x−2yP(x,y)=x^3+8y^3-3xy^2-6x^2y-x-2y при всевозможных целых числах xx и yy?

О задаче · 10 класс · 16 баллов
Олимпиада
Шаг в будущее
Предмет / класс
Математика · 10 класс
Сезон / этап
2025/26 · Заключительный этап
Комплект
Вариант 1 · задача 4
Официальные баллы16 баллов
Сложность Popov Academy3/5 · предварительно

Для подготовки: 10 класс.

Записать идею

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

Подсказка 1

Попробуйте доказать, что все значения многочлена делятся на одно небольшое число.

Подсказка 2

Используйте u3−u=(u−1)u(u+1)u^3-u=(u-1)u(u+1). Затем попробуйте положить x=yx=y.

Разобрать решение по шагам
01

Сначала отделим две версии условия

В основном условии на странице 11 стоит граница 10 000 00010\,000\,000. В повторе на странице 44 — 1 000 0001\,000\,000. Сам многочлен совпадает. Найдём всё множество его целых значений: тогда обе версии можно проверить одним доказательством, не смешивая их числа.

02

Докажем делимость каждого значения на три

Для любого целого uu произведение (u−1)u(u+1)(u-1)u(u+1) делится на 33: одно из трёх последовательных чисел кратно 33. Поэтому u3−uu^3-u кратно 33. Выделим именно такие выражения для u=xu=x и u=2yu=2y:

P(x,y)=(x3−x)+((2y)3−2y)−3xy2−6x2y=(x−1)x(x+1)+(2y−1)(2y)(2y+1)−3xy(y+2x).\begin{aligned}P(x,y)&=(x^3-x)+\bigl((2y)^3-2y\bigr)-3xy^2-6x^2y\\[0.45em] &=(x-1)x(x+1)+(2y-1)(2y)(2y+1)-3xy(y+2x). \end{aligned}

Каждое слагаемое делится на 33, значит, P(x,y)P(x,y) всегда кратно 33. Это пока ограничение, а не доказательство, что получаются все кратные.

03

Покажем, что достигается каждое кратное

Коэффициенты кубических слагаемых дают 1+8−3−6=01+8-3-6=0. Поэтому естественно попробовать x=yx=y: все члены третьей степени исчезнут.

P(t,t)=t3+8t3−3t3−6t3−t−2t=−3t.\begin{aligned}P(t,t)&=t^3+8t^3-3t^3-6t^3-t-2t\\[0.45em]&=-3t.\end{aligned}

Для любого целого kk возьмём t=−kt=-k. Тогда P(−k,−k)=3kP(-k,-k)=3k. Вместе с предыдущим шагом это доказывает: множество значений — ровно все целые числа, кратные 33.

04

Посчитаем ответы обеих версий

Положительные кратные 33, не превышающие BB, имеют вид 3,6,…,3⌊B/3⌋3,6,\ldots,3\lfloor B/3\rfloor. Их количество равно ⌊B/3⌋\lfloor B/3\rfloor. Для исходной страницы 11:

⌊10 000 0003⌋=3 333 333.\left\lfloor\frac{10\,000\,000}{3}\right\rfloor=3\,333\,333.

Для повтора на странице 44:

⌊1 000 0003⌋=333 333.\left\lfloor\frac{1\,000\,000}{3}\right\rfloor=333\,333.

Официальный ответ 333 333333\,333 относится ко второй границе. Он не является ответом на первую опубликованную формулировку.

Ответ

Для границы 10 000 00010\,000\,000: 3 333 3333\,333\,333. Для границы 1 000 0001\,000\,000: 333 333333\,333.

Главная идея

Описание всех значений состоит из двух частей: необходимое ограничение и явная подстановка, дающая каждое разрешённое число.

Как заметить эту идею в другой задаче

Если спрашивают число значений многочлена на целых аргументах, ищите делимость, а затем семейство подстановок с простым линейным результатом.

Возможная ошибка

Делимость на 3 сама по себе не означает, что получаются все кратные 3. Нужна отдельная конструкция P(−k,−k)=3k.

Источник и примечания

Официальный источник

PDF организатора · страницы 1 · задача 4 ↗

Шаг в будущее · 2025/26 · математика · 10 класс · заключительный этап · вариант 1.

Авторский разбор Popov Academy.

Примечания к источнику

В официальном PDF две разные границы: десять миллионов на странице 1 и один миллион на странице 4. Ниже сохранены обе версии; основной ответ относится к первой странице.

Можете объяснить решение своими словами?

Учебная схема