Дан отрезок, разбитый на n равных частей. Какое наибольшее количество целочисленных точек можно поместить внутрь отрезка с целыми координатами, если его длина нецелая? Обсудите зависимости от n и длины

12 Ноя в 10:17
4 +1
0
Ответы
1
Обозначим длину отрезка LLL и шаг разбиения d=Lnd=\dfrac{L}{n}d=nL . Внутренние точки разбиения имеют координаты
xi=a+id,i=1,…,n−1, x_i=a+i d,\qquad i=1,\dots,n-1,
xi =a+id,i=1,,n1,
где aaa — координата левого конца. Требуется максимум числа индексов iii таких, что xi∈Zx_i\in\mathbb Zxi Z.
1) Если ddd иррационально, то дробные части {id} \{i d\}{id} для разных iii все различны, поэтому уравнение a+id∈Za+i d\in\mathbb Za+idZ имеет не более одного решения по iii. Следовательно максимум равен 111 (его можно дости­нуть подбором aaa, когда один из xix_ixi попадает на целое).
2) Если ddd рационально: d=pqd=\dfrac{p}{q}d=qp в несокр. виде (q≥2q\ge2q2), то значения id(mod1)i d\pmod1id(mod1) периодичны с периодом qqq, и среди индексов 1,…,n−11,\dots,n-11,,n1 решения для a+id∈Za+i d\in\mathbb Za+idZ встречаются через каждые qqq индексов. Максимально возможное число таких индексов равно
⌈n−1q⌉. \Big\lceil\frac{n-1}{q}\Big\rceil.
qn1 .
(Для достижения этого достаточно сдвинуть aaa так, чтобы один из классов по модулю qqq давал целые точки.)
Связь с LLL: если L=ABL=\dfrac{A}{B}L=BA несокр., то
d=Ln=ABn, d=\frac{L}{n}=\frac{A}{Bn},
d=nL =BnA ,
и знаменатель qqq при сокращении равен q=Bngcd⁡(A,Bn)q=\dfrac{Bn}{\gcd(A,Bn)}q=gcd(A,Bn)Bn . Итого максимум можно выразить через LLL и nnn через этот qqq.
В любом случае верны тривиальные оценки 0≤M≤n−10\le M\le n-10Mn1; при иррациональном dddM≤1M\le1M1, при рациональном d=p/qd=p/qd=p/qM≤⌈(n−1)/q⌉M\le\lceil(n-1)/q\rceilM⌈(n1)/q. Примеры: если d=1/2d=1/2d=1/2 (т.е. q=2q=2q=2), то максимум ⌈(n−1)/2⌉\lceil(n-1)/2\rceil⌈(n1)/2; если ddd иррационально — максимум 111.
12 Ноя в 10:28
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Прямой эфир