Päevaülesanne

Juhuslik

Harjutuskomplekt

Balti Tee 1996 · Ülesanne 20

Kombinatoorika

Is it possible to partition all positive integers into disjoint sets AA and BB such that

(i) no three numbers of AA form arithmetic progression,

(ii) no infinite non-constant arithmetic progression can be formed by numbers of BB ?

Muuda valikut

Kui oled valmis

Ülevaatematerjal muutub kättesaadavaks järgmise päevaülesannete komplektiga.

Ülevaade

Teemad

Värvimised ja konfiguratsioonid · Dirichlet’ printsiip ja ekstremaalargumendid · Induktsioon ja rekursioon

Lahendused

Lahendus

Solution:

Let N\mathbb{N} denote the set of positive integers. There is a bijective function f:N→N×Nf: \mathbb{N} \rightarrow \mathbb{N} \times \mathbb{N}. Let a0=1a_{0}=1, and for k≥1k \geq 1, let aka_{k} be the least integer of the form m+tnm+t n for some integer t≥0t \geq 0 where f(k)=(m,n)f(k)=(m, n), such that ak≥2ak−1a_{k} \geq 2 a_{k-1}. Let A={a0,a1,…}A=\left\{a_{0}, a_{1}, \ldots\right\} and let B=N\AB=\mathbb{N} \backslash A. We now show that AA and BB satisfy the given conditions.

(i) For any non-negative integers i<j<ki<j<k, we have ak≥aj+1≥2aja_{k} \geq a_{j+1} \geq 2 a_{j}, and hence ak−aj≥aj>aj−aia_{k}-a_{j} \geq a_{j}>a_{j}-a_{i}. Thus ai,aja_{i}, a_{j} and aka_{k} do not form an arithmetic progression, since this would mean that ak−aj=aj−aia_{k}-a_{j}=a_{j}-a_{i}. Hence no three numbers in AA form an arithmetic progression.

(ii) Consider an infinite arithmetic progression m,m+n,m+2n,…m, m+n, m+2 n, \ldots, with m,n∈Nm, n \in \mathbb{N}. Then m+nt=akm+n t=a_{k} for some integer t≥0t \geq 0, where k=f−1(m,n)k=f^{-1}(m, n). Thus aka_{k} belongs to the arithmetic progression, but ak∉Ba_{k} \notin B. Hence BB does not contain any infinite non-constant arithmetic progression.

Võistluse kontekst

Balti Tee tulemused 1996

10 võistkonda

Keskmine tulemus
2,4 / 5
4 või 5 punkti
5 / 10
Eesti
0 / 5

Punktijaotus

05
10
20
30
41
54
Kõigi võistkondade punktid
VõistkondPunktid
Poland5 / 5
Latvia5 / 5
Sweden5 / 5
Denmark0 / 5
St. Petersburg0 / 5
Finland0 / 5
Norway4 / 5
Lithuania0 / 5
Estonia0 / 5
Iceland5 / 5