Tag archieven: problem solving

Op welk cijfer eindigt…

Geplaatst op door

Wat is de rest bij deling door 10 van het 2022ste getal in de rij  

    \[3,3^3,3^{3^3},...\]

  • De gegeven rij kan ook gegeven worden door middel van een recursief voorschrift: t_1=3 en t_{n+1}=3^{t_n}.

  • Berekenen we een paar termen van de rij: 3 , 27 , 7625597484987. We zien dat ze zeer snel toenemen in grootte, maar we hebben wel al 2 keer een 7 achteraan. Zou dat een patroon zijn?

  • Elke term is een viervoud plus 3, want t_n=(4 voud -1)^{t_{n-1}} en omdat elke term in de rij oneven is is t_n dus een 4voud min 1, of met anders geformuleerd : een drievoud plus 3.

  • Dan is t_{n+1}=3^{4v+3}=3^3.3^{4v}=27.81^v.
  • Werken we nu modulo 10: t_{n+1}\equiv 7.1^v\equiv 7.
  • Dus elke term van de rij eindigt op 7, dus ook de 2022ste term.

Nog 2 opgaven over priemgetallen

Geplaatst op door

De som van twee tweelingpriemen, groter dan 3, is deelbaar door 12.

Antwoord
  • Veronderstel dus dat p>3 en dat  p en p+2 allebei priem zijn.
  • Hun som is dan S=2(p+1).
  • Omdat p oneven is , is p+1 even en is S dus zeker al deelbaar door 4.
  • p kan geen drievoud zijn. Het kan evenmin van de vorm 3k+1 zijn , want anders zou p+2=3(k+1) en dus niet priem zijn.
  • Bijgevolg is p van de vorm 3k-1 en dan is S=6k. Dus is S deelbaar door 3 en samen met een vorig resultaat is S dus deelbaar door 12.

Veronderstel dat p een priemgetal is en dat allebei de oplossingen van x^2+px-444p=0 gehele getallen zijn, zoek dan de mogelijke waarden van p.

 

Antwoord

 

  • De discriminant van de gegeven vergelijking is p^2+4*444p.
  • Als de vergelijking gehele oplossingen moet hebben moet  dit zeker een volkomen kwadraat zijn , dus is er  een gehele q met q^2=p^2+4*444p=p(p+4*444).
  • Vermits hierboven p een deler is van het rechterlid en omdat p priem is moet p ook een deler zijn van q en dan kunnen we schrijven dat q=p.r, met r een geheel  getal.
  • Ingevuld vinden we zo dat p(p+4*444)=p^2r^2 of pr^2=p+4*444.
  • Hieruit volgt dat p een deler moet zijn van 4*444. De mogelijke waarden voor p zijn dan 2, 3 en 37. 
  • We kunnen p = 2 of  p = 3 in de oorspronkelijke vergelijking en we zien dat er dan geen gehele oplossingen zijn. Wel bij p=37.
  • Er is dus slechts 1 oplossing, namelijk p = 37.

2 opgaven over priemgetallen

Geplaatst op door

Als p,q en r priemgetallen zijn groter dan 3, bewijs dan dat p^2+q^2+r^2 geen priemgetal is.

Antwoord
  • Elk priemgetal x is van de vorm 3k\pm 1.
  • Dan is x^2 van de vorm 3l+1. 
  • De som van 3 priemgetallen is dan : p^2+q^2+r^2=3l+1+3n+1+3m+1=3(l+m+n+1).
  • Dus is p^2+q^2+r^2  niet priem.

Als 2^k+1 een priemgetal is, dan is k een macht van 2. Bewijs.

Antwoord
  • Stel dat k geen macht van 2 is, dan is k=n.2^q, waarbij n zeker oneven is.
  • Nu is A= 2^k+1=2^{n.2^q}=\Big(2^{(2^q)}\Big)^n+1.
  • Algemeen geldt er dat , bij oneven n, x^n+1 steeds deelbaar is door x+1.
  • Bijgevolg is A deelbaar door 2^{(2^q)}+1 en hebben we een tegenspraak.
  • Dus is k wel een macht van 2.

Nootje 24

Geplaatst op door

De zijden van een driehoek zijn 18,24 en 30. Vind de oppervlakte van de driehoek gevormd door het zwaartepunt en de middelpunten van om- en ingeschreven cirkel.

Antwoord

 

 

  • Omdat 18,24 en 30 gelijke veelvouden zijn van 3,4,en 5 is de gegeven driehoek rechthoekig.
  • We kunnen er dus voor zorgen dat de punten A,B en C gegeven zijn door A(0,0), B(0,18) en C(24,0).
  • Het zwaartepunt Z vind door de coördinaten op te tellen en te delen door 3, dus Z(8,6).
  • Omdat de driehoek rechthoekig is , ligt het middelpunt van de ongeschreven cirkel O, in het midden van de schuine zijde. Bijgevolg is O(12,9).
  • Als we het middelpunt I van de ingeschreven cirkel verbinden met de hoekpunten en de oppervlakte van de 3 gevormde driehoeken optellen, vinden we dat de oppervlakte van de gegeven driehoek gelijk is aan de halve omtrek, vermenigvuldigd met de straal r van de ingeschreven cirkel. Hieruit vinden we dat r = 6 en dus is I(6,6).
  • De driehoek ZOI heeft als basis |ZI|=2 en als hoogte h=9-6=3. De gevraagde oppervlakte bedraagt dus 3 oppervlakte eenheden.

 

Nootje 23

Geplaatst op door

Bereken de oppervlakte van het gebied bepaald door

    \[|x|+|y|+|x+y|\leq 1\]

Antwoord

 

 

  • In het eerste kwadraat is x>0 en y>0 en dus ook x+y>0. De gegeven ongelijkheid wordt dan x+y\leq \frac{1}{2}.
  • In het derde kwadrant is x<0 en y<0 en dus ook x+y<0. De ongelijkheid wordt dan x+y\geq -\frac{1}{2}.
  • In het tweede kwadrant is x<0 en y>0. Als x+y>0 wordt de ongelijkheid  y\leq \frac{1}{2}. Is echter x+y<0, dan verkrijgen we x\geq -\frac{1}{2}
  • In het vierde kwadrant tenslotte is x>0 en y<0. Als x+y>0, dan is de ongelijkheid x\leq \frac{1}{2}. Is daarentegen x+y<0, dan krijgen we y\geq - \frac{1}{2}
  • Het stelsel van al die ongelijkheden geeft volgend gebied in het vlak:
  • In deze figuur herkennen we gemakkelijk drie vierkanten met zijde 1. De oppervlakte is dus 3 oppervlakte eenheden