Loading web-font TeX/Math/Italic

lunes, 8 de julio de 2024

Un interesante problema con números enteros positivos

Un bonito problema que apareció en una Olimpiada Matemática es el siguiente:
  Encontrar las ternas de números enteros positivos a,b,c que cumple la siguiente igualdad 3^a+3^b+3^c=387

Veamos cómo puede resolverse:

Empecemos suponiendo, sin pérdida de generalidad, que a\ge b \ge c\quad (1), con lo cual 3^a \ge 3^b \ge 3^c, con lo cual
  3^a+3^b+3^c=387 puede expresarse de la siguiente manera:
  3^c\cdot (3^{a-c}+3^{b-c}+1)=387
Por otra parte, 387= 3^3\cdot 31, por tanto lo anterior puede escribirse como
  3^c\cdot (3^{a-c}+3^{b-c}+1)=3^3\cdot 31 \Rightarrow \left\{\begin{matrix}3^c=3^3 \Rightarrow c=3 & (2) \\ 3^{a-c}+3^{b-c}+1=31 & (3)\end{matrix}\right.
Simplificando (3),   3^{a-c}+3^{b-c}=30=3\cdot 10
Y teniendo en cuenta (1), 3^{a-c} \ge 3^{b-c}, con lo cual la igualdad anterior puede escribirse como
  3^{b-c}\cdot \left(3^{(a-c)-(b-c)}+1\right)=3\cdot 10
    3^{b-c}\cdot \left( 3^{a-b}+1\right)=3\cdot 10 \Rightarrow \left\{\begin{matrix}3^{b-c}=3 \Rightarrow b-c=1 \overset{(2)}{\Rightarrow} b=4 & (4)\\ 3^{a-b}+1=10 & (5)\end{matrix}\right.
Y de (5),
  3^{a-b}=9=3^2 \Rightarrow a-b=2 \overset{(4)}{=} a=6
Así pues, la terna que se obtiene es (a,b,c)=(6,4,3). Pero, como la suposición (1) sólo nos ha servido para encontrar ésta, podríamos repetir todo lo anterior permutando los elementos de dicha desigualdad por lo que, además de (6,4,3) son también solución las ternas que resultan de permutar los valores obtenidos: (6,3,4), (4,3,6), (4,6,3), (3,4,6) y (3,6,4).

\diamond

No hay comentarios:

Publicar un comentario

Gracias por tus comentarios