Feladat: Gy.2240 Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Füzet: 1985/október, 310 - 311. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Racionális számok és tulajdonságaik, Indirekt bizonyítási mód, Szorzat, hatvány számjegyei, Gyakorlat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1985/január: Gy.2240

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

Mivel 15n=2n110n, azért 15n és 2n jegyeinek összege megegyezik, hiszen 10 hatványaival osztva csak a tizedesvessző helye, illetve a 0 számjegyek száma változik. A továbbiakban tehát 2-nek azt a természetes kitevőjű hatványát keressük, amelyben a számjegyek összege 5.
Az n=0, 1, 2, 3, 4, 5 eseteket megvizsgálva látható, hogy 25=32 esetén a jegyek összege éppen 5. Azt állítjuk, hogy ha n>5, akkor 2n jegyeinek összege nem lehet 5, vagyis az egyetlen megoldás n=5.
Tegyük fel, hogy ez nem igaz, és így van olyan n>5 természetes szám, amelyre 2n jegyeinek összege 5. Ekkor minden jegye legfeljebb 4 (2n legalább kétjegyű), maga a szám pedig páros, és nem osztható 10-zel, utolsó jegye tehát 2 vagy pedig 4.
Ha 4 volna az utolsó számjegy, akkor a legelső jegy 1, valamennyi további közbülső számjegy pedig 0. Ha n>5, akkor 2n osztható 8-cal ‐ 64-gyel is ‐, tehát az utolsó 3 jegyéből alkotott szám is a 8 többszöröse. A fentiek szerint ez a szám 4, 14 vagy 104, ezek közül pedig a 104 az egyetlen 8-cal osztható. Igy maga a 104 lehetne csak a szóban forgó 2-hatvány, de a 104 nem az.
Ha az utolsó jegy 2, akkor ‐ mivel 2n osztható 4-gyel ‐ az utolsó két jegyéből alkotott szám is ilyen. Az utolsó előtti jegy ezért 3 vagy 1. Előbbi esetben a már ismert 32 adódik. Ha az utolsó előtti jegy 1, akkor ezt páratlan jegy előzi meg, mert az utolsó 3 jegyből alkotott szám csak így lehet 8-cal osztható. A jegyek összege viszont 5, így az utolsó három jegy 112.
Hasonlóan továbbmenve, abból, hogy az utolsó négy jegyből álló szám 16-tal, az utolsó ötből álló pedig 32-vel osztható, kapjuk, hogy a hátulról számított negyedik és ötödik számjegy szükségképpen 0, illetve 1. A jegyek összege eddig 5, de az így kapott 10112 nem 2-hatvány.
Beláttuk tehát, hogy csak n=5 esetén lesz 1/5n tizedestört alakjában a jegyek összege 5.