Gönderen Konu: 1999 Antalya Matematik Olimpiyatı 2. Aşama Lise 3 Soru 1  (Okunma sayısı 2541 defa)

Çevrimdışı matematikolimpiyati

  • Geo-Maniac
  • ********
  • İleti: 1.648
  • Karma: +8/-0
$n$'nin tüm pozitif bölenlerinin toplamı $T(n)$ ile gösterilmek üzere, her $n > 1$ tek sayısı için $(T(n))^3<n^4$ olduğunu kanıtlayınız.
« Son Düzenleme: Mayıs 03, 2023, 07:04:30 öö Gönderen: geo »

Çevrimdışı Metin Can Aydemir

  • G.O Genel Moderator
  • Geo-Maniac
  • ********
  • İleti: 1.507
  • Karma: +15/-0
Ynt: 1999 Antalya Matematik Olimpiyatı 2. Aşama Lise 3 Soru 1
« Yanıtla #1 : Mayıs 03, 2023, 03:15:09 öö »
Sanırım sorunun $n\geq 3$ sınırlamasında veya bizzat eşitsizlikte bir sorun var çünkü $n=4$ için $T(4)=4+2+1=7$ ve $7^3<4^4$ eşitsizliği doğru değil.
Gerçek hikayeler aslında söylenmeyenlerdir.

Çevrimdışı geo

  • Administrator
  • Geo-Maniac
  • *********
  • İleti: 2.806
  • Karma: +10/-0
Ynt: 1999 Antalya Matematik Olimpiyatı 2. Aşama Lise 3 Soru 1
« Yanıtla #2 : Mayıs 03, 2023, 07:06:53 öö »
Matrmatik Dünyası 1999/3 sayısında tek sayı olarak verilmiş.
Kitapta ise tam sayı olarak verilmiş. Baskı hatası ya da orijinal soruda sınav esnasında bir düzeltme yapılmış olabilir.

Çevrimdışı Metin Can Aydemir

  • G.O Genel Moderator
  • Geo-Maniac
  • ********
  • İleti: 1.507
  • Karma: +15/-0
Ynt: 1999 Antalya Matematik Olimpiyatı 2. Aşama Lise 3 Soru 1
« Yanıtla #3 : Mayıs 03, 2023, 06:18:00 ös »
O halde tek sayı koşulu altında çözelim.

$n>1$ olduğundan $n$'yi asal çarpanlarına ayırabiliriz. $n=p_1^{a_1}p_2^{a_2}\cdots p_k^{a_k}$ şeklinde asal çarpanlarına ayıralım. $n$ tek sayı olduğundan $p_i\geq 3$'tür. Pozitif bölenlerin toplamı $$T(n)=\prod_{i=1}^{k}(1+p_i+p_i^2+\cdots+p_i^{a_i})=\prod_{i=1}^{k}\frac{p_i^{a_i+1}-1}{p_i-1}$$ formülüyle hesaplanır. Bizim ispatlamamız gereken eşitsizlik her $p\geq 3$ asalı ve $a\geq 1$ tamsayısı için $$\left(\frac{p^{a+1}-1}{p-1}\right)^3=(1+p+p^2+\cdots+p^a)^3< p^{4a}$$ olduğudur. Bu eşitsizlik sonucunda $p$ ve $a$ yerine $i=1,2,\dots,k$ için $p_i$ ve $a_i$ yazıp taraf tarafa çarparsak, istenilen eşitsizliği elde ederiz. $p=3$ durumunu sonra inceleyelim. $p\geq 5$ için

$a=1$ için eşitsizlik $(1+p)^3\leq p^4$ olduğunu ispatlamalıyız. $p=5,7$ için eşitsizlik sağlanır. $p\geq 11$ içinse $$(1+p)^3\leq (2p)^3< p^4$$ olduğundan eşitsizlik doğrudur.

$a=2$ için eşitsizlik $(1+p+p^2)^3\leq p^{8}$ olduğunu göstermeliyiz. $p=5$ için eşitsizlik doğrudur. $p\geq 7$ için $$(1+p+p^2)^3\leq 27p^6<49p^6\leq p^8$$ elde edilir.

$a\geq 3$ için $$(1+p+p^2+\cdots+p^a)^3< (a+1)^3p^{3a}$$ olduğundan $$(1+a)^3\leq p^{a}$$ olduğunu veya $p\geq 5$ olduğundan $5^a\geq (a+1)^3$ olduğunu ispatlamamız yeterlidir. Üstel fonksiyon, polinomdan çok daha hızlı arttığından ve $a=3$ için $5^a-(a+1)^3>0$ olduğundan her $p\geq 5$ ve $a\geq 3$ için eşitsizlik sağlanır.

Şimdi $p=3$ için eşitsizliği gösterelim, yani $$(3^{a+1}-1)^3< 8\cdot 3^{4a}\iff 0< (3^a-1)(8\cdot 3^{3a}-19\cdot 3^{2a}+8\cdot 3^{a}-1)$$ olduğunu gösterelim. $a\geq 1$ için $3^a-1>0$ ve $3a\geq 2a+1$ ve $8\cdot 3^a-1\geq 0$ olduğundan $$8\cdot 3^{3a}-19\cdot 3^{2a}+8\cdot 3^{a}-1>0$$ olur. Dolayısıyla eşitsizlik her $p,a$ için doğrudur.
Gerçek hikayeler aslında söylenmeyenlerdir.

 


Sitemap 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 
SimplePortal 2.3.3 © 2008-2010, SimplePortal