Feladat: F.3263 Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: nehéz
Megoldó(k):  Babos Attila ,  Bákor Krisztina ,  Birkner Tamás ,  Csikvári Péter ,  Csiszár Gábor ,  Gueth Krisztián ,  Győri Nikolett ,  Harangi Viktor ,  Horváth András ,  Horváth Gábor ,  Kiss Gergely ,  Kovács Erika Renáta ,  Lengyel Zoltán ,  Máthé András ,  Naszódi Gergely ,  Pálvölgyi Dömötör ,  Szabadka Zoltán ,  Szabó Péter ,  Szakács László ,  Székelyhidi Gábor ,  Terpai Tamás ,  Tóth Ágnes ,  Zábrádi Gergely 
Füzet: 1999/október, 422 - 423. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Számtani sorozat, Számsorozatok, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1999/január: F.3263

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

Minden n pozitív egészre jelöljük kn-nel azt a legkisebb pozitív egészet, amelyre fennáll, hogy minden a1<a2<...<an valós számsorozatból legfeljebb kn darab 3-tagú számtani sorozat választható ki. Nyilván k1=k2=0. Megmutatjuk, hogy kn+1-kn[n2] minden n-re teljesül. Legyen n>2 és a1<a2<...<an+1; az an+1-et nem tartalmazó, 3-tagú számtani sorozatok száma legfeljebb kn.
Tegyük fel először, hogy a sorozat középső eleme, an2<a1+an+12. Az an+1-et tartalmazó 3-tagú számtani sorozatok középső ai eleme (ami a sorozatot egyértelműen meghatározza) legalább a1+an+12>an2, ezért i>n2; így i legfeljebb n-n2=[n2]-féle értéket vehet föl. Esetünkben tehát az an+1-et tartalmazó 3-tagú számtani sorozatok száma is legfeljebb [n2].
Ha an2a1+an+12, akkor tekintsük a bi=-an+2-i sorozatot. Ebből nyilván ugyanannyi 3-tagú számtani sorozat választható ki, mint az a1<a2<...<an+1 számok közül, b1<b2<...<bn+1, és itt

bn2=-a[n2]+2<-an2-a1-an+12=b1+bn+12.
Ezért a bn+1-et tartalmazó 3-tagú számtani sorozatok száma az előbbiek szerint legfeljebb [n2]. Ezzel beláttuk, hogy az a1<a2<...<an+1 közül legfeljebb kn+[n2] 3-tagú számtani sorozat választható ki, tehát kn+1kn+[n2]. A k1=k2=0 értékek figyelembevételével ebből kn[22]+[32]+...+[n-12]=n.
Tekintsük ezután az Sn: 1<2<...<n sorozatot, n=3, 4, 5, ...-re. Az n-re vonatkozó indukcióval igazoljuk, hogy az Sn-ből kiválasztható 3-tagú számtani sorozatok száma pontosan n; és így kn=n.
Az n=3 értékre ez nyilvánvalóan igaz. Tegyük fel, hogy igaz n=m-re; ekkor az Sm+1-ből kiválasztható (m+1)-et tartalmazó 3-tagú számtani sorozatok:
2i-m-1<i<m+1,
ahol 12i-m-1 és im, azaz
m2+1im.
Tehát az ilyen i-k száma m-m2=[m2], ezért az Sm+1-ből kiválasztható 3-tagú számtani sorozatok száma m+[m2]=m+1, amit bizonyítani akartunk.
Az n=kn értékét (a számtani sorozatok összegzésével) zárt alakban is felírhatjuk; eszerint
kn=[22]+[32]+...+[n-12]=[(n-1)24].