Feladat: Gy.2616 Korcsoport: 18- Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Harcos Gergely 
Füzet: 1991/január, 20. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Indirekt bizonyítási mód, Kombinációk, Oszthatóság, Prímszámok, Gyakorlat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1990/március: Gy.2616

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

Tegyük fel, hogy a feladat állítása nem igaz, és a városnak minden lakója ugyanannyi, k darab klubnak az elnöke (k nemnegatív egész). Ekkor a klubok száma egyrészt éppen 1001k, hiszen a városnak 1001 lakója van, és minden klubot pontosan 1 elnök vezet, másrészt a klubok száma (100113), hiszen a városban minden lehetséges 13 tagú klubot megalakítottak. Ezek szerint (100113)=1001k=1377k, vagyis a 13 osztója az (100113)-nak. Ebből adódóan a 13 osztója a 12!(100113)=10011000...98913=771000999...989 szorzatnak is, és mivel a 13 prím, ezért osztója a 77,1000,999,...,989 számok valamelyikének. Ez viszont nem igaz, hiszen sem a 77 nem osztható 13-mal, sem az 1000,999,...,989 számok:

1377=1001>1000>999>...>989>988=1376.

A kapott ellentmondás azt mutatja, hogy indirekt feltevésünk hamis volt, azaz valóban vannak a városnak olyan lakói, akik különböző számú klubnak az elnökei.
Ezzel a feladat állítását beláttuk.
 

Megjegyzés. Megoldásunkban egyrészt azt használtuk ki, hogy a 13 prímszám osztója az 1001-nek, másrészt hogy 1001/13=77 már nem osztható 13-mal, azaz 132 nem osztója az 1001-nek. Ezek alapján könnyen általánosíthatjuk a feladat állítását: Legyen a pozitív egész n szám osztható a p prímszámmal, de ne legyen osztható ennek négyzetével, p2-tel. Ekkor, ha az n-lakosú városban megalakítják az összes p-tagú klubot, és minden egyes klub elnököt választ tagjai közül, akkor vannak a városnak olyan lakói, akik különböző számú klubnak az elnökei.
 

 Harcos Gergely (Bp., ELTE Apáczai Csere J. Gyak. Gimn., III. o. t.)