Number theoryDifficulty 5.3AIME, harderProve itUkraine
Prove that for any positive integer n the number 5n(5n+1)−6n(3n+2n) is divisible by 91.
Solution
Позначимо значення даного виразу через an. Маємо: an=25n+5n−18n−12n=(25n−18n)−(12n−5n)==(25−18)(25n−1+25n−2⋅18+⋯+25⋅18n−2+18n−1)−−(12−5)(12n−1+12n−2⋅5+⋯+12⋅5n−2+5n−1). Оскільки 25−18=12−5=7, то an ділиться без остачі на 7. Аналогічно, an=25n+5n−18n−12n=(25n−12n)−(18n−5n)==(25−12)(25n−1+25n−2⋅12+⋯+25⋅12n−2+12n−1)−−(18−5)(18n−1+18n−2⋅5+⋯+18⋅5n−2+5n−1), тому an ділиться без остачі на 13. Оскільки 7 і 13 взаємно прості, то an ділиться без остачі на 7⋅13=91.
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.