Всесиб 2025, 10 класс, задача 4
( баллов) Найти все натуральные числа такие, что для любого целого числа существуют целых чисел таких, что и . Среди чисел могут быть совпадающие.
Ответ. Все .
Решение. . Пусть сначала . Положим , , , тогда сумма их попарных произведений равна , то есть . Из последнего равенства следует, что остаток от деления числа на совпадает с остатком от деления , который может быть равен только или . Следовательно, числа для всех , дающих при делении на остаток , не могут быть представлены требуемым в условии образом, поэтому не удовлетворяет условию. Можно просто перебрать все варианты остатков от деления чисел и на с тем же эффектом.
. Пусть . Положим , , , . Тогда сумма их попарных произведений по циклу равна , то есть . Следовательно, в требуемом в условии виде представляются только те числа , для которых является точным квадратом, поэтому случай тоже не удовлетворяет условию.
. Пусть теперь . Для произвольного рассмотрим целых чисел . Их сумма равна , а сумма попарных произведений по циклу равна в точности , следовательно, любое удовлетворяет условию задачи.
Доказано, что не удовлетворяет условию
Доказано, что не удовлетворяет условию
Доказано, что любое удовлетворяет условию задачи