Feladat: 1963. évi Arany Dániel matematikaverseny 2. forduló kezdők (speciális) 3. feladata Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Füzet: 1964/február, 50 - 51. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Tizes alapú számrendszer, Arany Dániel
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1963/szeptember: 1963. évi Arany Dániel matematikaverseny 2. forduló kezdők (speciális) 3. feladata

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

I. megoldás. Legyen N olyan k-jegyű egész szám, melynek négyzetében az első k jegy rendre megegyezik N jegyeivel. Ekkor az N2:N osztás N-et, tehát egy k-jegyű számot ad hányadosul. Másrészt a szokásos módon végezve az osztást az első részletosztandó, N2 első k jegye, éppen N; ebben az osztó megvan 1-szer, az első részletmaradék pedig 0. A hányados első jegye tehát 1, és az N2 osztandó további jegyeit egyenként sorra ,,levéve'' a hányados további jegyei gyanánt mindaddig 0-t kapunk, amíg a részletosztandók k-nál kevesebb jegyűek, tehát k-1 egymás utáni lépésben. Így a hányados kezdő 1-ese után k-1 db 0 jegy következik. Ezzel viszont megkaptuk az N hányadosnak mind a k jegyét, tehát N valóban 10-nek hatványa: 10k-1 ennélfogva N2=102k-2, vagyis az osztás összes lépéseiben 0 a maradék.

 
II. megoldás. Legyen ismét, N a kérdéses alapszám, és tegyük fel, hogy N2-ben az N jegyeivel rendre megegyező első k számjegy után még t darab számjegy szerepel. Mindezeket zérussal helyettesítve (ha nem eredetileg azok), N-nek 10t-szeresét kapjuk, és N2 nagyobb a kapott számnál, vagy éppen egyenlő vele:
N2N10t.
Ezt (a pozitív) N-nel osztva
N10t.(1)
Írjunk másrészt N2 összes további jegyei helyére 9-eseket. A kapott szám N10t-nél a t jegyből álló 999...9=10t-1 számmal nagyobb, másrészt N2 kisebb ennél a számnál, vagy éppen egyenlő vele:
N2N10t+10t-1=(N+1)10t-1.
A jobb oldal 1-gyel kisebb N+1-nek 10t szeresénél, a bal pedig 1-gyel nagyobb az (N+1)(N-1)=N2-1 számnál, így
N2-1<(N+1)10t.
Ezt (a pozitív) N+1-gyel osztva
N-1<10t,N<10t+1.
Eredményünket (1)-gyel egybevetve N=10t, hiszen N egész szám. Ezzel az állítást bebizonyítottuk. Mivel N k-jegyű, azért t=k-1.
 
Megjegyzések. 1. Megoldásainkban feltettük, hogy egész számról van szó. Valóban csak ezeknél szoktunk a számjegyek számáról beszélni. Tizedes jegyek után tetszés szerinti számú 0-t írhatunk, s így a számjegyek száma határozatlan. Ha N és N2 tizedes jegyeket is tartalmaznak, 10 alkalmas hatványával szorozva visszavezethetjük a kérdést egész számokra.
 
2. A feladat állítása 2-nél nagyobb hatványkitevő esetén nem igaz. Pl. 323=32768, a számjegyek sorozata szintén 32-vel kezdődik, vagy 464164=4641633499322843136, 185=1889568, 166=16777216; 177835 kezdő számjegyei ugyancsak 1, 7, 7, 8, 3. Az I. megoldás gondolatmenete rámutat ennek lehetőségére. Pl. N3:N=N2 jegyeinek száma több, mint k, tehát a hányadosban a k+1-edik helytől kezdve már felléphet 0-tól különböző számjegy.