Maths Olympiad Prep

Library / /3 of 57

Number theory Difficulty 5.4 AIME, harder Prove it Russia

Find all real numbers aa such that for every positive integer nn, the number an(n+2)(n+4)a n(n+2)(n+4) is also integer. (O. Podlipsky)

Найдите все числа aa такие, что для любого натурального nn число an(n+2)(n+4)a n(n + 2)(n + 4) будет целым. (О. Подлипский)

Solution

Ответ. a=k3a = \frac{k}{3}, где kk — любое целое число.

Подставив n=1n = 1 и n=2n = 2, получаем, что числа 15a15a и 48a48a — целые. Значит, и число 48a315a=3a48a - 3 \cdot 15a = 3a — тоже целое. Таким образом, a=k/3a = k/3 для некоторого целого kk.

Осталось показать, что все числа такого вида подходят. Действительно, одно из трёх последовательных чётных (или нечётных) чисел n,n+2,n+4n, n + 2, n + 4 делится на 33; значит, n(n+2)(n+4)n(n + 2)(n + 4) делится на 33, а поэтому an(n+2)(n+4)=kn(n+2)(n+4)3a n(n + 2)(n + 4) = k \frac{n(n + 2)(n + 4)}{3} — целое число.

Want a route through all this instead of an archive? The track puts 2,000 problems in a working order, from AMC 10 level to the IMO shortlist.

Source: MathNet, licensed CC-BY-4.0. Statement and solution reproduced as published; topic and difficulty added by this site.