Feladat: Gy.2352 Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Fleiner Tamás 
Füzet: 1987/február, 72 - 73. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Számelmélet alaptétele, Számjegyekkel kapcsolatos feladatok, Gyakorlat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1986/szeptember: Gy.2352

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

Tekintsük a feladatot megoldottnak, és jelölje A a pontozott helyekre beírt számok jegyeinek a számát, S pedig ezeknek a számoknak az összegét. Az S nem más, mint a keretben összesen előforduló számjegyek száma, A+10. A keretben tíz helyre írtunk számokat, ezért A10. Ha a beírt számok egyjegyűek ‐ ezt a beküldött dolgozatok nagy részében magától értetődőnek vették ‐, akkor A=10 és így S=20. Lehetséges azonban, hogy nem csak egyjegyű számokat írtunk fel. Ilyenkor A>10, és legalább (A-10) darab számjegy tízes helyi értéken áll. A beírt számok összege, A+10 ekkor legalább 10(A-10), ahonnan A1109<13 adódik. A beírt számok között tehát legalább 8 egyjegyű. Ekkor azonban a kapott becslés javítható, ugyanis a beírt egyjegyű számok egyike sem lehet 0, és így
S=A+1010(A-10)+8, ahonnan kapjuk, hogy 12>A.
A beírt számok összege, S tehát vagy 20 vagy 21, utóbbi esetben pedig pontosan egy kétjegyű számot írtunk a keretbe. Legyen a keretben az i számjegy előfordulásainak a száma ai, és vizsgáljuk először az S=a0+a1+...+a9=20 esetet.
Mivel a1=1 nem lehet, 1<a1<10. A pontok helyére írt 10 szám között így a1-1 darab 1-es és ‐ eddig ‐ legalább egy ,,a1-es'' szerepel. Ezek összege 2a1-1, a további (10-a1) darab szám összege ezért 20-(2a1-1)=(9-a1)2+3. Mivel e (10-a1) darab szám mindegyike legalább 2, összegük pedig épp 1-gyel nagyobb, mint (10-a1)2, ezek között a számok között pontosan egy 3-as van, a többi (9-a1) darab pedig 2-es. A pontozott helyekre tehát a1-1 darab 1-est, (9-a1) darab 2-est, egy darab 3-ast és egy ,,a1-est'' írtunk. (a1=2 vagy a1=3 lehetséges.)
A pontozott helyekre tehát legfeljebb 4-féle számjegyet írhattunk (1,2,3,a1), a 10 számjegy közül tehát legalább 6 csak egyszer fordul elő a keretben. Így a16, vagyis a12 és a13. A pontozott helyekre tehát éppen 4-féle számjegyet írtunk, a keretben tehát pontosan 6 számjegy fordul elő egyszer, vagyis a1-1=6.
Ekkor a1=7, és így a pontozott helyeken 6 darab 1-es, 2 darab 2-es, 1 darab 3-as és 1 darab 7-es áll. A keretben levő 2-esek száma így összesen valóban 1+2=3, a 3-asoké és a7-eseké 1+1=2, és az alábbi igaz állítást kapjuk:

 

Ebben a keretben a  0  számjegyből pontosan  1  darab van, az  1-ből  7  darab,  a  2-ből  3  darab, a  3-ból  2  darab, a  4-ből  1  darab, az  5-ből  1  darab, a  6-ból  1  darab, a  7-ből  2  darab, a  8-ból  1  darab, végül a  9-ből pontosan  1  darab.

 

Ha S=21, akkor egy kétjegyű és kilenc darab egyjegyű számot írtunk fel, amelyek mindegyike legalább 1. A felírt egyjegyű számok összege legfeljebb 11, így az egyetlen kétjegyű szám csak az 1-esek száma, a1 lehet és nyilván 10a112.
Ha a1=12, akkor minden további felírt szám 1-es, de így az állítás nem igaz, hiszen a 2-es számjegy legalább kétszer fordul elő.
Ha a1=10, akkor a0=2, tehát a2>2. A további 7 felírt szám összege így legfeljebb 6, ami nem lehet.
Az a1=11 esetben a0=1, így a 11 darab 1-es számjegyből a0,a1 és az előre beírt 1-es összesen négy darab, tehát a fennmaradó 8 hely közül 7-re 1-es kerül. Ennek a 9 számnak az összege 11+8=19, az egyetlen 1-estől különböző számjegy ezért csak 2 lehet. A keretben tehát 2 darab 2-es szerepelhet, 11 darab 1-es, és minden további számjegy csak egyszer fordul elő. A feladat második megoldása tehát a következő:
 

  Ebben a keretben a  0  számjegyből pontosan  1  darab van, az  1-ből  11  darab,  a  2-ből  2  darab, a  3-ból  1  darab, a  4-ből  1  darab, az  5-ből  1  darab, a  6-ból  1  darab, a  7-ből  1  darab, a  8-ból  1  darab, végül a  9-ből pontosan  1  darab.

 

Megjegyzések. 1. A második megoldás tetszőleges g>2 alapú számrendszerben felírható, g11 darab 1-es éppen (g+1) darab 1-es számjegyet jelent. (A számjegyek természetesen 0-tól (g-1)-ig változnak.) Ha g=2, akkor ,,11 darab 0 és 100 darab 1'' a megoldás.
 
2. A keretben található kijelentés önmagáról állít valamit. Az ilyen típusú állításokat ‐ pl. ,,Hazudok'' ‐ régóta használják különböző logikai paradoxonok konstrukciója során. Ezekről bővebben olvashatunk Csirmaz László: Logikus, nem? című cikkében (KÖMAL, 1982/3. 170 ‐172. oldal).