Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела физтех
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#70777

Функция f  определена на множестве положительных рациональных чисел. Известно, что для любых чисел a  и b  из этого множества выполнено равенство f(ab)=f(a)+f(b),  и при этом f(p) =[p∕4]  для любого простого числа p  ([x]  обозначает наибольшее целое число, не превосходящее x).  Найдите количество пар натуральных чисел (x;y)  таких, что 3≤ x≤ 27,  3 ≤y ≤27  и f(x∕y)< 0.

Источники: Физтех-2022, 11.5 (см. olymp.mipt.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Нам надо как-то искать ƒ(x/y). Какие a и b надо подставить, чтобы получить ƒ(x/y) и что-то еще, не очень плохое...

Подсказка 2

Разумно взять b=x/y, где x и y- натуральные числа. Возьмем тогда a=y, чтобы их произведение было натуральным числом. Тогда ƒ(y)+ƒ(x/y)=ƒ(y*x/y)=ƒ(x) ⇒ ƒ(x/y)=ƒ(x)-ƒ(y). Если ƒ(x/y)<0, то что можно сказать про ƒ(y/x)?

Подсказка 3

ƒ(y/x)=ƒ(y)-ƒ(x)=-(ƒ(x)-ƒ(y))=-ƒ(x/y)>0. Это означает, что количество пар (x; y) таких, что ƒ(x/y)<0 равно количеству пар (x; y) таких, что ƒ(x/y)>0. Тогда нам осталось лишь посчитать количество пар, в которых ƒ(x/y)=0. Как это сделать?

Подсказка 4

Мы знаем, что ƒ(x/y)=ƒ(x)-ƒ(y)⇒ нам достаточно посчитать количество пар (x;y) таких, что f(x)=f(y). Т.к. нам известны значения ƒ(x), если x- простое, то мы можем найти все ƒ(x), где x- любое натуральное число от 3 до 27, ведь x раскладывается в произведение простых. Сколько тогда будет пар (x; y) таких, что ƒ(x)=ƒ(y)?

Подсказка 5

Таких пар будет 167. Т.к. всего пар 25²=625, то искомых пар будет (625-167)/2=229.

Показать ответ и решение

Подставляя a= 1  в равенство f(ab)= f(a)+f(b)  , получаем

f(b)= f(1)+ f(b)⇒ f(1)=0

Если же для произвольных натуральных x,y  положить a= x,b= y
   y  , то получаем

       (x  )    (x)
f(x)= f y ⋅y  = f y  + f(y)

 (x )
f y  = f(x)− f(y)

Таким образом, чтобы вычислить значение функции f  в произвольной положительной рациональной точке нам достаточно значения функции f  для любого натурального числа.

Для простых чисел и единицы значения функции мы уже знаем. Для составных чисел значения функции могут быть найдены, если их разложить на простые множители и воспользоваться равенством f(ab)= f(a)+ f(b)  , например, f(15)= f(3 ⋅5)= f(3)+  +f(5)=[34]+ [54]= 0+1 =1.  Аналогичным образом вычисляем значения функции для n∈ [3;27]  и записываем их в таблицу:

|--n--|3-|-4-|5-|-6-|7--|8-|-9-|10|11-|12-|13-|14-|15|
|f(n)-|0-|-0-|1-|-0-|1--|0-|-0-|1-|-2-|0--|3-|-1-|1-|
|-----|--|---|--|---|---|--|---|--|---|---|--|---|--|
|--n--|16-|17-|18|19-|20-|21-|22-|23|24-|25-|26-|27-|--|
-f(n)--0---4--0---4--1---1---2--5---0--2---3---0-----

Поскольку  (x)    (y)
f y  +f  x = f(1)= 0,  то из  (x)
f y  <0  следует, что   (y)
f  x >0.  Таким образом, количество пар натуральных чисел (x;y)  таких, что  ( )
f xy  <0  совпадает с количеством пар, для которых   ( )
f  xy > 0.  Посчитаем количество пар (x;y),  при которых  (  )
f  xy = 0.  Ввиду того, что  ( )
f xy  = f(x)− f(y),  нужно найти количество пар (x;y)  из таблицы выше, для которых f(x)=f(y).  Рассмотрим несколько случаев:

∙ x= y.  В данном случае имеется 25 вариантов.

∙ x⁄= y,  а f(x)= f(y)= 0.  В таблице есть 10 аргументов, при которых f = 0.  Выбирая пару таких аргументов, первый можно выбрать 10 способами, а второй – 9 способами. Значит, количество пар такого типа равно 10⋅9= 90.

∙ x⁄= y,  а f(x)= f(y)= 1.  Аналогично предыдущему пункту получаем 7⋅6= 42  пары.

∙ x⁄= y,  а f(x)= f(y)= 2.  Здесь 3 ⋅2 =6  пар.

∙ x⁄= y,  a f(x)= f(y)= 3.  Здесь 2 ⋅1 =2  пары.

∙ x⁄= y,  a f(x)= f(y)= 4.  Здесь также 2 ⋅1 =2  пары.

Итого, есть 25+ 90+ 42+6+ 2+ 2= 167  пар натуральных чисел (x;y),  для которых f(x) =0.
  y  Всего имеется 252 = 625  пар, поэтому тех, при которых  ( x)
f  y < 0,  ровно 625−167
--2---=229.

Ответ: 229

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное обучение
в Школково

Для детей ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Брянской областей, а также школьникам, находящимся в пунктах временного размещения Крыма обучение на платформе бесплатное.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ или олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!