Задача к ЕГЭ на тему «из прошлых лет» №84

Пусть q  — наименьшее общее кратное, а d  — наибольший общий делитель натуральных чисел x  и y,  удовлетворяющих равенству 7x= 16y− 73.

а) Может ли qd  быть равным 204?

б) Может ли qd  быть равным 2?

в) Найдите наименьшее значение qd.

а) Предположим, что существуют такие x,y,  что q :d =204.

Рассмотрим самый простой случай, когда d= 1,  то есть числа взаимно просты. Тогда q = 204.

Так как q⋅d =x ⋅y,  то получаем xy = 204.  Заметим, что

      2 204= 2 ⋅3⋅17

Следовательно, нужно составить из множителей 2,2,3,17  такие числа x  и y,  чтобы их НОД был равен 1, и они удовлетворяли уравнению

7x = 16y − 73

Перебором убеждаемся, что подходят x = 17  и y = 12.

б) Выпишем решения уравнения 7x= 16y− 73  в натуральных числах. Выразим x:

   16y-− 73          2y−-3 x=    7    = 2y− 10+   7

Для того, чтобы x  было натуральным, число 2y−-3   7  должно быть целым. Это возможно только тогда, когда 2y− 3  делится без остатка на 7.

Все возможные остатки при делении y  на 7 — это 0,1,2,3,4,5,6.  Заметим, что нам подходит только случай, когда y  при делении на 7 дает остаток 5, то есть y = 7k + 5,  k ≥ 0.  Тогда имеем:

x = 2(7k+ 5)− 10+ 2(7k-+-5)-− 3-= 16k+ 1                       7

Таким образом, решением уравнения 7x= 16y− 73  при k ≥ 0  будут

x= 16k+ 1, y = 7k +5

Предположим, что существуют такие x,y,  что q :d= 2.  Рассмотрим несколько случаев.

1) Если d= 1,  то q = 2,  Следовательно, аналогично пункту а) 2= q =xy.  Заметим, что так как k ≥ 0,  то

xy ≥ (0+ 1)(0+ 5)= 5

Следовательно, q  не может быть равным 2. Получили противоречие.

2) Пусть d > 1.  » class=»math» src=»/images/math/answer/answer-1182-37.svg» width=»auto»> Следовательно, можно записать <img decoding= y = dr,  где s,r  — натуральные. Тогда уравнение 7x= 16y− 73  перепишется как

d(16r− 7s)= 73

Тогда, так как d,r,s  — натуральные числа, то 73 должно делиться на d.  Но 73 — простое число и делится только на 1 или на 73. Следовательно, d =73.  Тогда имеем:

16r− 7s= 1

Полученное уравнение также можно решить в натуральных числах и при p≥ 0  получить решения

r = 7p+ 4, s= 16p+ 9

Следовательно, при p≥ 0  получаем

x = 73(16p+ 9), y = 73(7p+ 4)

Тогда справедлива оценка

xy ≥ 73(0+ 9)⋅73(0 + 4) =732⋅9 ⋅4

С другой стороны,

xy = qd = q⋅d2 = 2⋅732          d

Следовательно, также получили противоречие.

в) Заметим, что в пункте б) мы доказали, что существует лишь два варианта, чему может быть равно d:  либо 1, либо 73.

Рассмотрим оба случая.

1) Если d= 1,  то xy ≥ 5.  Значит,

q :d = q = xy ≥ 5

То есть минимальное значение для q :d = 5.

2) Если d= 73,  то xy ≥732⋅9 ⋅4.  Значит,

          2    2       2 q :d =xy :d ≥ 73 ⋅9⋅4:73 = 36

То есть минимальное значение для q :d  равно 36.

Таким образом, мы видим, что минимально возможное значение для q :d  равно 5.

Приведем пример. Этот минимум мы получили из случая, когда d =1  и при k =0

x= 16k+ 1, y = 7k +5

Следовательно, пример: x= 1,y = 5.

Оцените статью
Я решу все!