100 distinct positive integers are arranged in a circle. Vasya divided each number by its clockwise neighbor with remainder, and he obtained only two distinct remainders. Petya divided each number by its counter-clockwise neighbor with remainder. Prove that Petya obtained 100 distinct remainders.
(N. Agakhanov, S. Berlov)
Solution
Пронумеруем числа по часовой стрелке так, чтобы число было наименьшим. Тогда остаток от деления на будет равен (ибо ), а остаток от деления на будет меньше, чем . Значит, — единственные остатки, полученные Васей.
Предположим, что при некотором . Тогда остаток от деления на равен , что больше, чем (и тем более — чем ). Это невозможно. Значит, .
Итак, Петя при делении на (при любом ) будет получать в остатке , поскольку . При делении же на он получит остаток , меньший . Значит, все его остатки различны.
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.