Задание 19 ЕГЭ, математика (профиль): Числа и их свойства

ЕГЭ Математика (профиль)Задание 19Числа и их свойства

Введем на множестве натуральных чисел новую операцию квазиумножения следующим образом: m\bigotimes n=m умножить на n плюс m плюс n. Результат операции будем называть квазипроизведением чисел m и n.

а)  Число n > 1 будем называть квазипростым, если его нельзя представить в виде квазипроизведения двух меньших чисел. Найдите все простые числа, которые являются квазипростыми.

б)  Число n будем называть квазичетным, если существует такое число m, что n=2\bigotimes m. Будут ли квазичетными числами сумма и произведение двух квазичетных чисел? А трех или четырех?

в)  Треугольник называется квазипрямоугольным, если он удовлетворяет теореме Квазипифагора: сумма квазиквадратов двух сторон равна квазиквадрату третьей стороны. Найдите длины сторон равнобедренного квазипрямоугольного треугольника наименьшего периметра.

В подтеме 215 задач
Разбор
Главная идея: Использовать алгебраическое тождество m⊗n+1=(m+1)(n+1)m\otimes n+1=(m+1)(n+1) и рассматривать остатки по модулю 3, а квазиквадрат свести к обычному произведению x(x+2)x(x+2), превращая задачу в анализ обычных чисел.

а) Заметим тождество m⊗n+1=mn+m+n+1=(m+1)(n+1)m\otimes n+1=mn+m+n+1=(m+1)(n+1). Значит, число nn раскладывается в квазипроизведение двух меньших чисел ровно тогда, когда n+1n+1 можно разложить в произведение двух множителей ≥2\ge2, т.е. когда n+1n+1 составное. Поэтому простое pp квазипростое   ⟺  p+1\iff p+1 простое. Но из двух соседних чисел p, p+1p,\,p+1 одно чётно, а единственное чётное простое — 2. Значит подходит только пара 2,32,3, то есть p=2p=2.

б) Из 2⊗m=3m+22\otimes m=3m+2 видно, что квазичётные числа — это в точности числа, дающие остаток 2 при делении на 3. При сложении и умножении остатков от деления на 3:

  • для двух чисел: 2⋅2=4≡12\cdot2=4\equiv1 и 2+2=4≡12+2=4\equiv1 — остаток не 2, значит сумма/произведение не квазичётны — нет;
  • для трёх чисел произведение остатков 23=8≡22^3=8\equiv2 — квазичётно, значит для трёх чисел ответ да;
  • для четырёх чисел 24=16≡12^4=16\equiv1 — снова не квазичётно, ответ нет.

в) Квазиквадрат числа xx равен x⊗x=x2+2x=x(x+2)x\otimes x=x^2+2x=x(x+2). Пусть у равнобедренного треугольника боковые стороны равны xx, основание yy. Условие теоремы Квазипифагора: 2x(x+2)=y(y+2).2x(x+2)=y(y+2). Чем меньше xx, тем меньше должно быть и yy, поэтому минимальный периметр достигается при наименьшем подходящем xx. Проверка малых x=1,2,3x=1,2,3 не даёт целого yy. При x=4x=4: 2⋅4⋅6=482\cdot4\cdot6=48, и y(y+2)=48y(y+2)=48 даёт y=6y=6 (так как 6⋅8=486\cdot8=48). Треугольник со сторонами 4,4,64,4,6 существует (неравенство треугольника выполняется) и имеет периметр 4+4+6=144+4+6=14.

Типичные ошибки

  • Не заметить тождество (m+1)(n+1)(m+1)(n+1) и пытаться перебирать пары чисел напрямую, теряя общий критерий.
  • Ошибиться в определении квазичётных чисел, не свести условие n=2⊗mn=2\otimes m к остатку 2 по модулю 3.
  • При поиске минимального периметра не проверить все меньшие значения xx, приняв первое найденное решение без доказательства минимальности.
Непонятно?

Похожие задачи