Дана арифметическая прогрессия с натуральной разностью d, кратной 5. Все члены прогрессии — натуральные числа. а) Может ли сумма первых десяти членов этой прогрессии быть равна 600? б) Может ли сумма первых десяти членов этой прогрессии быть равна 625, если не все из них кратны 5?
в) Сумма первых n членов прогрессии равна 7756. Какое наибольшее значение может принимать n?
При этом ( a_1 ) должно быть натуральным числом, следовательно, ( 120 - 45k ) должно быть четным. Это возможно, если ( k ) — четное число (так как ( 45k ) будет нечетным при нечетном ( k )). Таким образом:
Если ( k = 0 ): ( a_1 = 60 ).Если ( k = 2 ): ( a_1 = 60 - 45 = 15 ).Если ( k = 4 ): ( a_1 = 60 - 90 = -30 ) (не подходим, так как ( a_1 ) не может быть отрицательным).
Таким образом, возможно два натуральных значения для ( a_1 ): ( 60 ) и ( 15 ). Следовательно, может.
б) Может ли сумма первых десяти членов этой прогрессии быть равна 625, если не все из них кратны 5?
Искать ( S_{10} = 625 ):
[ S_{10} = 5(2a_1 + 9d) = 625. ]
Упростим это:
[ 2a_1 + 9d = 125. ]
Аналогично, подставляя ( d = 5k ):
[ 2a_1 + 9(5k) = 125, ]
[ 2a_1 + 45k = 125, ]
[ 2a_1 = 125 - 45k. ]
Чтобы ( 2a_1 ) было натуральным, ( 125 - 45k ) должно быть положительным и четным.
Пробуем варианты ( k ):
( k = 0 ): ( 2a_1 = 125 \rightarrow a_1 = 62.5 ) (не подходит).( k = 1 ): ( 2a_1 = 80 \rightarrow a_1 = 40 ) (подходит).( k = 2 ): ( 2a_1 = 35 \rightarrow a_1 = 17.5 ) (не подходит).( k = 3 ): ( 2a_1 = -10 ) (не подходит).
Таким образом, мы можем взять ( k = 1 ), ( d = 5 ), ( a_1 = 40 ). Поскольку прогрессия ( 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85 ) имеет элементы, не кратные 5 (например, 45, 55, и т.д.), то ответ подтверждается, что может.
в) Сумма первых ( n ) членов прогрессии равна 7756. Какое наибольшее значение может принимать ( n )?
Значение ( \frac{15512}{n} ) должно быть целым. Число ( 15512 ) делится на 2, если ( n ) четно, и на 5, если ( k ) нечетное. Пробуя все делители числа 15512, мы можем определить максимальное значение ( n ):
Для решения задач, связанных с арифметической прогрессией, вспомним некоторые базовые формулы.
Сумма первых ( n ) членов арифметической прогрессии ( S_n ) считается по формуле:
[
S_n = \frac{n}{2} \cdot (a_1 + a_n) = \frac{n}{2} \cdot (2a_1 + (n - 1)d),
]
где ( a_1 ) — первый член прогрессии, ( d ) — разность.
а) Может ли сумма первых десяти членов этой прогрессии быть равна 600?Мы ищем ( S_{10} = 600 ):
[
S_{10} = \frac{10}{2} \cdot (2a_1 + 9d) = 5(2a_1 + 9d) = 600.
]
Теперь упростим это:
[
2a_1 + 9d = 120.
]
Разность ( d ) кратна 5:
[
d = 5k, \quad k \in \mathbb{N}.
]
Подставим ( d ) в уравнение:
[
2a_1 + 9(5k) = 120,
]
[
2a_1 + 45k = 120,
]
[
2a_1 = 120 - 45k,
]
[
a_1 = 60 - \frac{45k}{2}.
]
При этом ( a_1 ) должно быть натуральным числом, следовательно, ( 120 - 45k ) должно быть четным. Это возможно, если ( k ) — четное число (так как ( 45k ) будет нечетным при нечетном ( k )). Таким образом:
Если ( k = 0 ): ( a_1 = 60 ).Если ( k = 2 ): ( a_1 = 60 - 45 = 15 ).Если ( k = 4 ): ( a_1 = 60 - 90 = -30 ) (не подходим, так как ( a_1 ) не может быть отрицательным).Таким образом, возможно два натуральных значения для ( a_1 ): ( 60 ) и ( 15 ). Следовательно, может.
б) Может ли сумма первых десяти членов этой прогрессии быть равна 625, если не все из них кратны 5?Искать ( S_{10} = 625 ):
[
S_{10} = 5(2a_1 + 9d) = 625.
]
Упростим это:
[
2a_1 + 9d = 125.
]
Аналогично, подставляя ( d = 5k ):
[
2a_1 + 9(5k) = 125,
]
[
2a_1 + 45k = 125,
]
[
2a_1 = 125 - 45k.
]
Чтобы ( 2a_1 ) было натуральным, ( 125 - 45k ) должно быть положительным и четным.
Пробуем варианты ( k ):
( k = 0 ): ( 2a_1 = 125 \rightarrow a_1 = 62.5 ) (не подходит).( k = 1 ): ( 2a_1 = 80 \rightarrow a_1 = 40 ) (подходит).( k = 2 ): ( 2a_1 = 35 \rightarrow a_1 = 17.5 ) (не подходит).( k = 3 ): ( 2a_1 = -10 ) (не подходит).Таким образом, мы можем взять ( k = 1 ), ( d = 5 ), ( a_1 = 40 ). Поскольку прогрессия ( 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85 ) имеет элементы, не кратные 5 (например, 45, 55, и т.д.), то ответ подтверждается, что может.
в) Сумма первых ( n ) членов прогрессии равна 7756. Какое наибольшее значение может принимать ( n )?Ищем ( n ) при ( S_n = 7756 ):
[
S_n = \frac{n}{2} \cdot (2a_1 + (n-1)d) = 7756.
]
Отсюда:
[
n(2a_1 + (n-1)d) = 15512.
]
Поскольку ( d = 5k ):
[
n(2a_1 + (n-1)5k) = 15512.
]
Определим ( n ):
[
2a_1 + 5k(n-1) = \frac{15512}{n}.
]
Значение ( \frac{15512}{n} ) должно быть целым. Число ( 15512 ) делится на 2, если ( n ) четно, и на 5, если ( k ) нечетное. Пробуя все делители числа 15512, мы можем определить максимальное значение ( n ):
Разложение ( 15512 ): ( 15512 = 2^3 \times 1939 ).Итак, делители ( 15512 = 1, 2, 4, 8, 1939, 3878, 7756, 15512 ).
Наибольшее значение ( n ) будет 15512. Проверив, соответствует ли это требованию для ( a_1 ) и ( k ):
[
2a_1 + 5k(15511) = 1.
]
Сами задания предполагают, что существует решение с натуральными числами для ( a_1 ) и ( d ).
Таким образом, наибольшее значение ( n ): (\boxed{15512}).