Copertă

III.1. Evaluează-te

Lecția III.1 conține următoarele grupuri de exerciții:

Alege rezolvarea exercițiului:

Exercițiul 3

Rezolvare scurtă

\( n = 2^{25} - 3 \cdot 2^{20} + 5 \cdot 2^{21} \) \( n = 2^{20} \cdot 2^5 - 3 \cdot 2^{20} + 5 \cdot 2^{20} \cdot 2^1 \) \( n = 2^{20} \cdot (2^5 - 3 + 5 \cdot 2) \) \( n = 2^{20} \cdot (32 - 3 + 10) \) \( n = 2^{20} \cdot (29 + 10) \) \( n = 2^{20} \cdot 39 \) \( n = 2^{20} \cdot 3 \cdot 13 \) \( 13 \mid 2^{20} \cdot 3 \cdot 13 \Rightarrow n \vdots 13 \)

Rezolvare detaliată

Pentru a demonstra că numărul \( n = 2^{25} - 3 \cdot 2^{20} + 5 \cdot 2^{21} \) este divizibil cu 13, vom folosi metoda factorului comun și regulile de calcul cu puteri.

Pasul 1: Pregătirea termenilor pentru extragerea factorului comun

Observăm că toți termenii expresiei sunt puteri ale lui 2 sau produse care conțin puteri ale lui 2. Cel mai mic exponent al lui 2 în această expresie este 20. Vom scrie fiecare putere a lui 2 în funcție de \( 2^{20} \), folosind regula \( a^{m+n} = a^m \cdot a^n \): \[ 2^{25} = 2^{20} \cdot 2^5 \] \[ 2^{21} = 2^{20} \cdot 2^1 \] Expresia devine: \[ n = 2^{20} \cdot 2^5 - 3 \cdot 2^{20} + 5 \cdot (2^{20} \cdot 2^1) \]

Pasul 2: Extragerea factorului comun

Acum putem extrage factorul comun \( 2^{20} \) din toți termenii expresiei: \[ n = 2^{20} \cdot (2^5 - 3 + 5 \cdot 2^1) \]

Pasul 3: Calcularea valorii din paranteză

Vom efectua calculele în interiorul parantezei, respectând ordinea operațiilor (ridicarea la putere, apoi înmulțirea și în final adunarea/scăderea): \[ 2^5 = 32 \] \[ 5 \cdot 2^1 = 5 \cdot 2 = 10 \] Înlocuim în paranteză: \[ n = 2^{20} \cdot (32 - 3 + 10) \] \[ n = 2^{20} \cdot (29 + 10) \] \[ n = 2^{20} \cdot 39 \]

Pasul 4: Demonstrarea divizibilității cu 13

Pentru ca numărul \( n \) să fie divizibil cu 13, trebuie să arătăm că acesta poate fi scris ca un produs în care unul dintre factori este 13. Observăm că numărul 39 este un multiplu al lui 13: \[ 39 = 13 \cdot 3 \] Astfel, expresia lui \( n \) poate fi scrisă: \[ n = 2^{20} \cdot 13 \cdot 3 \] \[ n = 13 \cdot (2^{20} \cdot 3) \] Deoarece am reușit să scriem numărul \( n \) sub forma \( 13 \cdot k \) (unde \( k = 2^{20} \cdot 3 \in \mathbb{N} \)), conform definiției divizibilității, rezultă că \( n \) este divizibil cu 13. \[ 13 \mid n \]

Rezolvare pe scurt:

\( n = 2^{25} - 3 \cdot 2^{20} + 5 \cdot 2^{21} = 2^{20}(2^5 - 3 + 5 \cdot 2) = 2^{20}(32 - 3 + 10) = 2^{20} \cdot 39 = 2^{20} \cdot 3 \cdot 13 \) Deoarece \( 39 = 13 \cdot 3 \), rezultă \( n \vdots 13 \).

Cele mai importante aspecte ale lecției

Divizibilitatea: Relația \( a \vdots b \) înseamnă că \( a \) se împarte exact la \( b \).
Terminologie: Dacă \( 12 : 3 = 4 \), atunci \( 12 \) este multiplu al lui \( 3 \) (\( 12 \vdots 3 \)), iar \( 3 \) este divizor al lui \( 12 \) (\( 3 \mid 12 \)).
Divizori improprii și proprii: Pentru \( 10 \), divizorii improprii sunt \( 1 \) și \( 10 \), iar cei proprii sunt \( 2 \) și \( 5 \).
Determinare rapidă: Divizibilitatea se verifică prin împărțire simplă; dacă restul este \( 0 \), numerele sunt în relație de divizibilitate.
Un număr natural \( a \) este divizibil cu un număr natural \( b \) dacă există un număr natural \( c \) astfel încât \( a = b \cdot c \).
În această relație, numărul \( a \) se numește multiplu al lui \( b \), iar \( b \) se numește divizor al lui \( a \).
Scriem Citim
\( a \vdots b \) \( a \) este divizibil cu \( b \)
\( a \) se divide cu \( b \)
\( a \) este multiplu al lui \( b \)
\( b \mid a \) \( b \) divide pe \( a \)
\( b \) este un divizor al lui \( a \)
\( a \not\vdots b \) \( a \) nu este divizibil cu \( b \)
\( b \nmid a \) \( b \) nu divide pe \( a \)
  • \( 20 \vdots 2 \) (sau \( 2 \mid 20 \)), deoarece există numărul natural \( 10 \) astfel încât \( 20 = 2 \cdot 10 \).
  • \( 19 \not\vdots 4 \) (sau \( 4 \nmid 19 \)), deoarece nu există niciun număr natural \( c \) astfel încât \( 19 = 4 \cdot c \).
Mulțimea divizorilor naturali ai unui număr \( a \) se notează cu \( \mathcal{D}_a \). Această mulțime este întotdeauna finită.
Mulțimea multiplilor naturali ai unui număr \( a \) se notează cu \( \mathcal{M}_a \). Această mulțime este infinită.
  • Divizorii lui 18: \( \mathcal{D}_{18} = \{1, 2, 3, 6, 9, 18\} \)
  • Multiplii lui 18: \( \mathcal{M}_{18} = \{0, 18, 36, 54, 72, \dots\} \)
Pentru orice număr natural \( a \ge 2 \), divizorii \( 1 \) și \( a \) se numesc divizori improprii.
Divizorii numărului natural \( a \) diferiți de \( 1 \) și \( a \) se numesc divizori proprii.
Pentru orice număr natural \( a \), sunt mereu adevărate relațiile: \[ 1 \mid a \quad \text{și} \quad a \mid a \]
Pentru numărul \( 6 \) avem divizorii \( \mathcal{D}_6 = \{1, 2, 3, 6\} \):
  • Divizorii improprii sunt: \( 1 \) și \( 6 \).
  • Divizorii proprii sunt: \( 2 \) și \( 3 \).
Pentru a verifica dacă un număr natural \( a \) este divizibil cu un număr natural nenul \( b \), efectuăm împărțirea \( a : b \):
  • Dacă restul este \( 0 \), atunci \( a \) se divide cu \( b \) (\( a \vdots b \)).
  • Dacă restul este diferit de \( 0 \), atunci \( a \) nu se divide cu \( b \) (\( a \not\vdots b \)).
Verificați dacă numărul \( 258 \) este divizibil cu \( 6 \).
Efectuăm împărțirea: \[ 258 : 6 = 43 \text{ rest } 0 \] Deoarece restul este \( 0 \), rezultă că \( 258 \) este divizibil cu \( 6 \) (\( 258 \vdots 6 \)).

Probleme practice

Problema 1 (Ușoară): Scrieți elementele mulțimii \( \mathcal{D}_{20} \) și precizați divizorii proprii ai numărului \( 20 \).
Găsim toate numerele la care \( 20 \) se împarte exact: \[ \mathcal{D}_{20} = \{1, 2, 4, 5, 10, 20\} \] Divizorii improprii sunt \( 1 \) și \( 20 \). Divizorii proprii sunt cei rămași: \( 2, 4, 5, 10 \).
Problema 2 (Medie): Determinați toți multiplii numărului \( 9 \) care sunt situați între \( 20 \) și \( 70 \).
Multiplii lui \( 9 \) sunt de forma \( 9 \cdot k \), unde \( k \in \mathbb{N} \): \[ 0, 9, 18, 27, 36, 45, 54, 63, 72, \dots \] Selectăm doar multiplii care respectă condiția \( 20 < M < 70 \): \[ 27, 36, 45, 54, 63 \]
Problema 3 (Dificilă): Arătați că numărul \( n = 2^{25} - 3 \cdot 2^{20} + 5 \cdot 2^{21} \) este divizibil cu \( 13 \).
Dăm factor comun puterea cea mai mică a lui 2, adică \( 2^{20} \): \[ n = 2^{20} \cdot (2^{5} - 3 \cdot 1 + 5 \cdot 2^{1}) \] Calculăm valoarea din paranteză: \[ 2^5 = 32 \] \[ 5 \cdot 2^1 = 10 \] \[ 32 - 3 + 10 = 29 + 10 = 39 \] Scriem numărul sub formă de produs: \[ n = 2^{20} \cdot 39 \] Deoarece \( 39 = 13 \cdot 3 \), numărul devine: \[ n = 2^{20} \cdot 3 \cdot 13 = 13 \cdot (3 \cdot 2^{20}) \] Deoarece am exprimat numărul \( n \) ca un produs în care unul dintre factori este \( 13 \), rezultă că \( n \) este divizibil cu \( 13 \) (\( n \vdots 13 \)).

Învinge
tema
cu mii de rezolvări, lecții și teste: