Задача
Найдите все возрастающие арифметические прогрессии с конечным числом членов, сумма которых равна 1, а каждый член имеет вид 1/k, где k натуральное.
Решение
Решение 1: Пусть 1/m – наибольший член прогрессии. Тогда в прогрессии более m членов (иначе сумма меньше 1). С другой стороны, разность прогрессии
d ≥ 1/m – 1/m+1 = 1/m(m+1), поэтому членов не более m + 1. Итак, число членов равно m + 1, а среднее арифметическое всех членов равно 1/m+1. Поскольку только один член прогрессии больше среднего арифметического, в прогрессии не более трёх членов. Поэтому m + 1 = 3, а сама прогрессия – 1/6, 1/3, 1/2.
Решение 2: Домножив на НОК знаменателей, получим возрастающую арифметическую прогрессию {ai} из n натуральных чисел, сумма S которой делится на каждый член. Члены этой прогрессии, очевидно, не имеют общего делителя, значит, её разность d взаимно проста с каждым членом. Разберём два случая.
1) n = 2k. Тогда S = n/2 (ak + ak+1) = nak+1 – kd, откуда kd, а поэтому и k кратно ak+1. Но это невозможно, так как ak+1 > k.
2) n = 2k + 1. Тогда S = nak+1 = nak + nd, откуда n = 2k + 1 кратно ak. Но поскольку ak ≥ k, это возможно только при ak = k = 1. Отсюда единственный ответ: 1/6, 1/3, 1/2.
Ответ
1/6, 1/3, 1/2.
Чтобы оставлять комментарии, войдите или зарегистрируйтесь