Copertă

III.5.1. Subiectul Al II-Lea

Lecția III.5.1 conține următoarele grupuri de exerciții:

Alege rezolvarea exercițiului:

Exercițiul 1 (gratuit)

Rezolvare scurtă

\( \mathcal{D}_{75} = \{1, 3, 5, 15, 25, 75\} \) \( \mathcal{D}_{45} = \{1, 3, 5, 9, 15, 45\} \) \( \mathcal{D}_{105} = \{1, 3, 5, 7, 15, 21, 35, 105\} \) \( \mathcal{D}_{75} \cap \mathcal{D}_{45} \cap \mathcal{D}_{105} = \{1, 3, 5, 15\} \) \( \text{max}(\mathcal{D}_{75} \cap \mathcal{D}_{45} \cap \mathcal{D}_{105}) = 15 \) Pachetele vor conține: \( 75 : 15 = 5 \text{ pere} \) \( 45 : 15 = 3 \text{ banane} \) \( 105 : 15 = 7 \text{ mere} \) Răspuns corect: b)

Rezolvare detaliată

Pentru a determina numărul maxim de pachete identice care se pot forma, trebuie să găsim cel mai mare divizor comun (c.m.m.d.c.) al numărului de fructe din fiecare categorie: 75 de pere, 45 de banane și 105 de mere.

Determinăm divizorii fiecărui număr

Vom scrie mulțimile de divizori pentru fiecare număr de fructe prin enumerare: \( \mathcal{D}_{75} = \{1, 3, 5, 15, 25, 75\} \) \( \mathcal{D}_{45} = \{1, 3, 5, 9, 15, 45\} \) \( \mathcal{D}_{105} = \{1, 3, 5, 7, 15, 21, 35, 105\} \)

Găsim divizorii comuni și cel mai mare divizor comun

Intersectăm cele trei mulțimi pentru a vedea ce numere de pachete sunt posibile: \( \mathcal{D}_{75} \cap \mathcal{D}_{45} \cap \mathcal{D}_{105} = \{1, 3, 5, 15\} \) Divizorii comuni reprezintă numărul de pachete care s-ar putea face astfel încât fructele să fie distribuite în mod egal. Deoarece problema cere numărul maxim de pachete, alegem cel mai mare element din această intersecție. \( \text{c.m.m.d.c.}(75, 45, 105) = 15 \)

Calculul detaliat pentru aflarea divizorilor

Putem verifica împărțirile pentru a ne asigura că 15 este divizor comun: \[ \begin{array}{} & 75 & : & 15 & = 5 \\ & -75 \\ & 0 \\ \end{array} \] \[ \begin{array}{} & 45 & : & 15 & = 3 \\ & -45 \\ & 0 \\ \end{array} \] \[ \begin{array}{} & 105 & : & 15 & = 7 \\ & -105 \\ & 0 \\ \end{array} \] Fiecare dintre cele 15 pachete va conține 5 pere, 3 banane și 7 mere. Numărul maxim de pachete este 15, ceea ce corespunde variantei b).

Rezolvare pe scurt:

\( \mathcal{D}_{75} = \{1, 3, 5, 15, 25, 75\} \) \( \mathcal{D}_{45} = \{1, 3, 5, 9, 15, 45\} \) \( \mathcal{D}_{105} = \{1, 3, 5, 7, 15, 21, 35, 105\} \) \( \mathcal{D}_{75} \cap \mathcal{D}_{45} \cap \mathcal{D}_{105} = \{1, 3, 5, 15\} \) \( \text{c.m.m.d.c.} = 15 \Rightarrow \) b)

Cele mai importante aspecte ale lecției

  • Numerele prime au doar doi divizori (pe 1 și pe ele însele). Exemplu: \( 2, 3, 5, 7, 11 \dots \)
  • Numerele compuse au și alți divizori în afară de 1 și ele însele. Exemplu: \( 4, 6, 8, 9 \dots \)
  • Numerele 0 și 1 nu sunt nici prime, nici compuse.
  • Numărul 2 este singurul număr prim par.
  • Algoritmul de verificare: Se împarte numărul la numere prime succesive. Dacă obținem restul 0, este compus. Dacă obținem un cât mai mic decât împărțitorul, fără ca restul să fi fost vreodată 0, este prim.
Orice număr natural \( n > 1 \) are cel puțin doi divizori, numiți divizori improprii: pe 1 și pe el însuși.
Dacă numărul are și alți divizori, aceștia se numesc divizori proprii.
Să analizăm divizorii numărului 10:
  • Divizorii lui 10 sunt: 1, 2, 5, 10.
  • Divizorii improprii sunt: 1 și 10.
  • Divizorii proprii sunt: 2 și 5.
Un număr prim este un număr natural nenul care are exact doi divizori (adică doar divizorii improprii: pe 1 și pe el însuși).
Un număr compus este un număr natural nenul care are și alți divizori în afară de 1 și el însuși (are cel puțin un divizor propriu).
Numerele 0 și 1 nu sunt nici prime, nici compuse.
Singurul număr prim care este și par este 2. Toate celelalte numere prime sunt numere impare.
  • Numere prime: 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23 etc.
  • Numere compuse: 4 (divizorii sunt 1, 2, 4), 6 (divizorii sunt 1, 2, 3, 6), 9 (divizorii sunt 1, 3, 9).

Pentru a determina dacă un număr natural este prim sau compus, urmăm acești pași:

Împărțim numărul dat, pe rând, la toate numerele prime în ordine crescătoare (\(2, 3, 5, 7, 11, \dots\)).
Continuăm procesul până când:
  • obținem o împărțire cu restul 0 (în acest caz, numărul este compus);
  • câtul împărțirii devine mai mic decât împărțitorul, fără ca vreo împărțire să se fi efectuat exact (în acest caz, numărul este prim).
Verificăm dacă 43 este număr prim:
  • \( 43 : 2 = 21 \) rest 1
  • \( 43 : 3 = 14 \) rest 1
  • \( 43 : 5 = 8 \) rest 3
  • \( 43 : 7 = 6 \) rest 1
Deoarece câtul 6 este mai mic decât împărțitorul 7 (\( 6 < 7 \)) și nu am obținut niciun rest 0, rezultă că 43 este un număr prim.

Fie \( S \) suma tuturor divizorilor unui număr natural \( N \) care sunt mai mici decât \( N \) (adică divizorii proprii plus 1).

Un număr se numește perfect dacă suma \( S \) este egală cu \( N \).
Un număr se numește deficient dacă suma \( S < N \).
Un număr se numește abundent dacă suma \( S > N \).
  • Numărul 6 este perfect, deoarece divizorii săi mai mici decât 6 sunt 1, 2, 3, iar \( 1 + 2 + 3 = 6 \).
  • Numărul 8 este deficient, deoarece divizorii săi mai mici decât 8 sunt 1, 2, 4, iar \( 1 + 2 + 4 = 7 < 8 \).
  • Numărul 12 este abundent, deoarece divizorii săi mai mici decât 12 sunt 1, 2, 3, 4, 6, iar \( 1 + 2 + 3 + 4 + 6 = 16 > 12 \).

Practice problems

Problema 1 (Ușoară): Scrieți numărul natural 20 ca:
a) sumă de două numere prime;
b) sumă dintre un număr prim și un număr compus.
a) O variantă este: \( 20 = 3 + 17 \) (unde atât 3, cât și 17 sunt numere prime). O altă variantă corectă este \( 20 = 7 + 13 \).
b) O variantă este: \( 20 = 2 + 18 \) (unde 2 este număr prim, iar 18 este număr compus).
Problema 2 (Medie): Folosind algoritmul de recunoaștere, stabiliți dacă numărul 109 este prim sau compus.
Împărțim numărul 109 la numere prime succesive:
  • \( 109 : 2 = 54 \) rest 1
  • \( 109 : 3 = 36 \) rest 1
  • \( 109 : 5 = 21 \) rest 4
  • \( 109 : 7 = 15 \) rest 4
  • \( 109 : 11 = 9 \) rest 10
La ultima împărțire, câtul 9 este mai mic decât împărțitorul 11 (\( 9 < 11 \)). Toate resturile obținute sunt diferite de 0, deci 109 este un număr prim.
Problema 3 (Dificilă): Determinați numerele prime \( x \) și \( y \) care verifică egalitatea: \[ 5x + 2y = 31 \]
Termenul \( 2y \) este întotdeauna un număr par (fiind multiplu de 2).
Deoarece suma este un număr impar (\( 31 \)), rezultă că termenul \( 5x \) trebuie să fie un număr impar. Pentru ca \( 5x \) să fie impar, trebuie ca \( x \) să fie un număr impar.
De asemenea, trebuie ca \( 5x < 31 \), deci \( x < 6.2 \). Singurele numere prime impare mai mici decât 6.2 sunt 3 și 5.
  • Dacă \( x = 3 \):
    \( 5 \cdot 3 + 2y = 31 \Rightarrow 15 + 2y = 31 \Rightarrow 2y = 16 \Rightarrow y = 8 \). Dar 8 nu este număr prim (este compus).
  • Dacă \( x = 5 \):
    \( 5 \cdot 5 + 2y = 31 \Rightarrow 25 + 2y = 31 \Rightarrow 2y = 6 \Rightarrow y = 3 \). Deoarece 3 este număr prim, această soluție este corectă.
Răspuns: Numerele prime sunt \( x = 5 \) și \( y = 3 \).

Învinge
tema
cu mii de rezolvări, lecții și teste: