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laberintos e infinitos

Zona Ol´ımpica: Soluciones 1. Sin p´erdida de generalidad, supongamos que a1 < a2 < a3 < a4 . Observemos que a4 + a3 > a1 + a2 , de forma que a4 + a3 - a1 + a2 y por lo tanto a4 + a3 - sA . An´ alogamente, a4 + a2 > a1 + a3 y por lo tanto a4 + a2 - sA . De esta manera, como podemos escoger (i, j) de 6 maneras y hemos visto que 2 no son posibles, tenemos que nA ≤ 4. Notemos que si ai + aj |sA ⇒ ai + aj |sA − ai − aj ya que ai + aj | − (ai + aj ). As´ı, si nA = 4, las siguientes condiciones se deben cumplir: a1 + a2 | a3 + a4 , a1 + a3 | a2 + a4 , a1 +a4 | a2 +a3 y a2 +a3 | a1 +a4 . Sean a1 = a, a2 = a+x, a3 = a+x+y, a4 = a+x+y+z, con x, y, z ∈ N. La primera de las condiciones nos dice que 2a + x|2a + 2x + 2y + z ⇒ 2a + x|2(x + y). La segunda, 2a + x + y|2a + 3x + y + z ⇒ 2a + x + y|x + z. De la tercera y la cuarta, obtenemos que 2a + x + y + z = 2a + 2x + y ⇒ x = z. As´ı, como 2a + x + y|2x ⇒ ∃k ∈ N tal que k(2a + x + y) = 2x ⇒ k = 1 pues de lo contrario, es decir k ≥ 2, se tendr´ıa que k(2a + x + y) > 2x. Por lo tanto, tenemos que 2a + y = x. Ahora, 2a + x = 4a + y, y 2(x + y) = 2x + 2y = 4a + 2y + 2y = 4a + y + 3y. Como 2a + x|2(x + y) ⇒ 4a + y | 4a + y + 3y ⇒ 4a + y | 3y ⇒ ∃m ∈ N tal que m(4a + y) = 3y, entonces m = 1 ´ o m = 2, pues si m ≥ 3 ⇒ m(4a + y) ≥ 3y. Si m = 1 entonces las soluciones son (a1 , a2 , a3 , a4 ) = (a, 7a, 5a, 11a) y si m = 2 las soluciones son (a1 , a2 , a3 , a4 ) = (a, 11a, 19a, 29a). 2. La demostraci´ on se har´ a por inducci´ on sobre k. Si k = 1 entonces m1 = n funciona, 1+

21 − 1 = n

1 1+ . n

Supongamos que se cumple para k = i, en seguida lo probaremos para k = i + 1. Si n es impar, esto es, si n = 2a − 1 para alguna a ∈ N entonces mi+1 = 2a − 1 funciona: i+1

1 + 2 n−1 = 1 1 + 2a−1

n+2i+1 −1 n 2a−1+1 2a−1

=

n + 2i+1 − 1 2a − 1 + 2i+1 − 1 = 2a − 1 + 1 2a

2a − 2 + 2i+1 2i+1 − 2 2i − 1 =1− =1− , 2a 2a a aplicando la hip´ otesis de inducci´ on sobre este u ´ltimo t´ermino de la igualdad, tenemos que 1 1 1 2i − 1 1− = 1+ 1+ ... 1 + , a m1 m2 mi =

1.20205690315959428539973816151144999076498629234049888179227155534183820 1


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