Lecția I.3 conține următoarele grupuri de exerciții:

Alege rezolvarea exercițiului:

Exercițiul 1 (gratuit)

Rezolvare scurtă

Numărul inițial: \( 19 \) Un număr \( n \) este înlocuit cu \( a, b \in \mathbb{N}^* \) astfel încât \( a + b = n \). Suma numerelor de pe tablă rămâne constantă: \( S = 19 \). Jocul se oprește când numerele nu mai pot fi descompuse în termeni nenuli. Singurul număr natural nenul care nu se poate scrie ca sumă de două numere naturale nenule este \( 1 \). La final, pe tablă vor fi doar numere de \( 1 \). Fie \( n \) numărul de valori de \( 1 \) de pe tablă:\[ \underbrace{1 + 1 + \dots + 1}_{n \text{ ori}} = 19 \]\[ n = 19 \]Pe tablă vor fi \( 19 \) numere egale cu \( 1 \).

Rezolvare detaliată

Înțelegerea mecanismului jocului

Jocul începe cu numărul \( 19 \) scris pe tablă. Ioana șterge acest număr și îl înlocuiește cu două numere naturale nenule a căror sumă este \( 19 \). Acest proces se numește descompunerea unui număr în sumă de doi termeni. Apoi, Horia preia fiecare număr nou apărut și îl descompune, la rândul său, în alte două numere naturale nenule.

Condiția de oprire a jocului

Regula jocului este că fiecare număr de pe tablă trebuie înlocuit cu o sumă de două numere naturale nenule (adică numere mai mari sau egale cu \( 1 \)). Jocul se va opri în momentul în care numerele de pe tablă nu mai pot fi descompuse în două numere naturale nenule.

Analizarea numerelor care nu mai pot fi descompuse

Să verificăm care este cel mai mic număr natural care poate fi scris ca sumă de două numere naturale nenule: \[ 2 = 1 + 1 \] Numărul \( 2 \) poate fi descompus. Totuși, dacă avem numărul \( 1 \), acesta nu mai poate fi scris ca sumă de două numere naturale nenule, deoarece singura posibilitate ar fi \( 1 = 1 + 0 \), dar \( 0 \) nu este un număr natural nenul. Prin urmare, jocul se oprește atunci când pe tablă rămân doar cifre de \( 1 \).

Determinarea numerelor finale

Deoarece la fiecare pas un număr este înlocuit de două numere a căror sumă este egală cu numărul inițial, suma totală a numerelor de pe tablă rămâne neschimbată pe tot parcursul jocului. Suma inițială este \( 19 \). Când jocul se oprește, pe tablă vor fi doar numere de \( 1 \). Dacă notăm cu \( n \) numărul de cifre de \( 1 \) de pe tablă, suma lor trebuie să fie \( 19 \): \[ \underbrace{1 + 1 + 1 + \dots + 1}_{n \text{ ori}} = 19 \] \[ n \cdot 1 = 19 \implies n = 19 \] Astfel, la finalul jocului, pe tablă vor fi scrise \( 19 \) numere, toate fiind egale cu \( 1 \).

Rezolvare scurtă:

Suma numerelor rămâne \( 19 \). Jocul se oprește când toate numerele sunt \( 1 \). \[ 1 + 1 + \dots + 1 = 19 \] Rezultă \( 19 \) numere de \( 1 \).

Cele mai importante aspecte ale lecției

  • Adunarea combină termenii pentru a obține o sumă: \( a + b = S \).
  • Proprietăți fundamentale:
    • Comutativitate: \( a + b = b + a \)
    • Asociativitate: \( (a + b) + c = a + (b + c) \)
    • Element neutru: \( a + 0 = a \)
  • Suma lui Gauss: Se aplică pentru suma numerelor de la \( 1 \) la \( n \): \( S = \frac{n(n+1)}{2} \). Exemplu: \( 1 + 2 + \dots + 10 = \frac{10 \cdot 11}{2} = 55 \).
  • Paritate: Termenii de aceeași paritate dau o sumă pară (\( \text{impar} + \text{impar} = \text{par} \)), iar cei de parități diferite dau o sumă impară (\( \text{par} + \text{impar} = \text{impar} \)).
Rezultatul adunării a două sau mai multe numere se numește sumă, iar numerele care se adună se numesc termeni.
\[ \underbrace{a}_{\text{termen}} + \underbrace{b}_{\text{termen}} = \underbrace{S}_{\text{sumă}} \] Pentru mai mulți termeni: \( S = t_1 + t_2 + t_3 + \dots + t_n \)
Trecerea peste ordin: Atunci când adunăm cifrele de același ordin (de la dreapta la stânga) și obținem un rezultat mai mare sau egal cu \(10\), grupa de \(10\) unități se transformă într-o unitate de ordin imediat superior (pe care o adunăm la coloana următoare).
Să calculăm \( 1\,058 + 283 \):
  • Unități: \( 8 + 3 = 11 \) (scriem \(1\), reținem \(1\) unitate de ordin superior)
  • Zeci: \( 5 + 8 + 1 \text{ (reținut)} = 14 \) (scriem \(4\), reținem \(1\))
  • Sute: \( 0 + 2 + 1 \text{ (reținut)} = 3 \) (scriem \(3\))
  • Mii: \( 1 \)
  • Rezultat: \( 1\,341 \)
Calculați suma: \( 4\,876 + 5\,164 \).
Efectuăm adunarea de la dreapta la stânga:
  • Unități: \( 6 + 4 = 10 \rightarrow \) scriem \(0\), reținem \(1\)
  • Zeci: \( 7 + 6 + 1 = 14 \rightarrow \) scriem \(4\), reținem \(1\)
  • Sute: \( 8 + 1 + 1 = 10 \rightarrow \) scriem \(0\), reținem \(1\)
  • Mii: \( 4 + 5 + 1 = 10 \rightarrow \) scriem \(10\)
Rezultatul este: \( 10\,040 \).
Comutativitatea: Schimbarea ordinii termenilor nu modifică suma. \[ a + b = b + a \]
Asociativitatea: Gruparea termenilor în moduri diferite nu modifică valoarea sumei. \[ (a + b) + c = a + (b + c) \]
Elementul neutru: Numărul \( 0 \) este elementul neutru la adunare. Orice număr adunat cu \( 0 \) își păstrează valoarea. \[ a + 0 = 0 + a = a \]
Proprietățile ne permit să grupăm termenii convenabil pentru a calcula mai ușor: \[ 99 + 46 + 198 + 1 + 54 + 2 = (99 + 1) + (46 + 54) + (198 + 2) = 100 + 100 + 200 = 400 \]
Calculați convenabil suma: \( 147 + 250 + 53 \).
Grupăm termenii folosind comutativitatea și asociativitatea: \[ (147 + 53) + 250 = 200 + 250 = 450 \]
Suma primelor \( n \) numere naturale consecutive se numește Suma lui Gauss.
\[ S = 1 + 2 + 3 + \dots + n = \frac{n \cdot (n + 1)}{2} \] Alternativ, se poate scrie: \( [n \cdot (n + 1)] : 2 \)
Să calculăm suma primelor 100 de numere naturale consecutive (\( n = 100 \)): \[ S = 1 + 2 + 3 + \dots + 100 = \frac{100 \cdot (100 + 1)}{2} = \frac{100 \cdot 101}{2} = 50 \cdot 101 = 5\,050 \]
Dacă suma nu începe de la \( 1 \), o putem calcula ca diferență de două sume Gauss: \[ 11 + 12 + \dots + 20 = (1 + 2 + \dots + 20) - (1 + 2 + \dots + 10) \] \[ = \frac{20 \cdot 21}{2} - \frac{10 \cdot 11}{2} = 210 - 55 = 155 \]
Calculați suma: \( 1 + 2 + 3 + \dots + 50 \).
Aplicăm formula pentru \( n = 50 \): \[ S = \frac{50 \cdot (50 + 1)}{2} = \frac{50 \cdot 51}{2} = 25 \cdot 51 = 1\,275 \]
Un număr natural este par dacă are ultima cifră \( 0, 2, 4, 6, 8 \), și este impar dacă are ultima cifră \( 1, 3, 5, 7, 9 \).
Regulile de paritate pentru sumă:
  • Dacă termenii au aceeași paritate, suma este întotdeauna un număr par:
    • \( \text{par} + \text{par} = \text{par} \) (Exemplu: \( 302 + 156 = 458 \))
    • \( \text{impar} + \text{impar} = \text{par} \) (Exemplu: \( 479 + 267 = 746 \))
  • Dacă termenii au parități diferite, suma este întotdeauna un număr impar:
    • \( \text{par} + \text{impar} = \text{impar} \) (Exemplu: \( 438 + 507 = 945 \))
    • \( \text{impar} + \text{par} = \text{impar} \) (Exemplu: \( 507 + 438 = 945 \))
Fără a efectua calculul, determinați dacă suma \( 234\,567 + 891\,235 \) este pară sau impară.
Identificăm paritatea termenilor:
  • \( 234\,567 \) se termină în \( 7 \), deci este un număr impar.
  • \( 891\,235 \) se termină în \( 5 \), deci este un număr impar.
Deoarece ambii termeni au aceeași paritate (ambii sunt impari), suma lor va fi un număr par (\( \text{impar} + \text{impar} = \text{par} \)).

Probleme practice

Problemă ușoară: Determinați paritatea sumei \( S = 124 + 567 + 890 + 131 \) fără a o calcula efectiv.
Analizăm paritatea fiecărui termen:
  • \( 124 \) este par
  • \( 567 \) este impar
  • \( 890 \) este par
  • \( 131 \) este impar
Grupăm termenii:
  • \( 124 \text{ (par)} + 890 \text{ (par)} = \text{număr par} \)
  • \( 567 \text{ (impar)} + 131 \text{ (impar)} = \text{număr par} \)
Suma finală va fi suma a două rezultate pare: \( \text{par} + \text{par} = \text{par} \).
Răspuns: Suma este un număr par.
Problemă medie: Calculați rapid suma convenabilă: \[ S = 1\,485 + 2\,784 + 1\,515 + 2\,216 \]
Grupăm termenii care adunați formează sute sau mii rotunde: \[ S = (1\,485 + 1\,515) + (2\,784 + 2\,216) \] Calculăm fiecare paranteză în parte:
  • \( 1\,485 + 1\,515 = 3\,000 \)
  • \( 2\,784 + 2\,216 = 5\,000 \)
Adunăm rezultatele: \[ S = 3\,000 + 5\,000 = 8\,000 \] Răspuns: \( 8\,000 \)
Problemă dificilă: Determinați cifrele distincte \( a \), \( b \) și \( c \) din următoarea egalitate: \[ \overline{2acb} + \overline{58bb} = \overline{829c} \]
Scriem adunarea pe coloane: \[ \begin{array}{c@{\quad}c@{\quad}c@{\quad}c@{\quad}c} 2 & a & c & b & + \\ 5 & 8 & b & b & \\ \hline 8 & 2 & 9 & c & \end{array} \]
  1. Coloana miilor: Avem \( 2 + 5 = 7 \), dar rezultatul este \( 8 \). Acest lucru înseamnă că a existat un transport (o unitate în plus) de la coloana sutelor. Deci \( 2 + 5 + 1 = 8 \).
  2. Coloana sutelor: Suma este \( a + 8 + (\text{eventualul transport de la zeci}) = 12 \) (pentru a avea cifra \( 2 \) și transportul de \( 1 \) la mii).
  3. Coloana unităților: Avem \( b + b = c \) sau \( b + b = 10 + c \). Presupunem \( b + b = c \) (fără transport la zeci). De aici, \( c \) trebuie să fie o cifră pară.
  4. Coloana zecilor: Avem \( c + b = 9 \) (fără transport de la unități și fără a depăși pentru a trimite transport la sute). Înlocuind \( c = 2b \) în această relație, obținem: \[ 2b + b = 9 \Rightarrow 3b = 9 \Rightarrow b = 3 \] Dacă \( b = 3 \), atunci \( c = 2 \cdot 3 = 6 \).
  5. Verificăm dacă datele se potrivesc pentru coloana sutelor: Deoarece la zeci am avut \( c + b = 6 + 3 = 9 \), nu avem transport către sute. Atunci: \( a + 8 = 12 \Rightarrow a = 4 \).
Efectuăm verificarea finală pentru \( a = 4, b = 3, c = 6 \): \[ 2463 + 5833 = 8296 \quad (\text{Adevărat!}) \] Răspuns: \( a = 4, b = 3, c = 6 \).

Învinge
tema
cu mii de rezolvări, lecții și teste: