আন্তর্জাতিক গণিত অলিম্পিয়াড ২০২৩ (সমস্যা ১-এর সমাধান)

SOLVED — IMO 2023 Problem 1

প্রিয় গণিত ইশকুলের বন্ধুরা, আশাকরি সবাই ভালো আছো। তোমরা জানো এবছর জাপানের চিবায় ৬৪ তম আন্তর্জাতিক গণিত অলিম্পিয়াড অনুষ্ঠিত হয়। সেখানে মোট ৬ টি সমস্যা সমাধান করার জন্য দেওয়া হয়েছিল। আজকের এই পর্বে আমরা ১ম সমস্যার সমাধান দেখব।

সমস্যা:

নিচের শর্ত মেনে চলে এমন সকল যৌগিক n > 1 বের কর: যদি {d1, d2, … ... dk}, n এর সকল উৎপাদকের সেট হয়, যেখানে, 1 = d1 < d2 < d3 < ... ... < dk = n। তাহলে, 1 ≤ i ≤ (k – 2) এর  জন্য di | di+1 + di+2

সমাধান:

প্রথমত, n = pl (যেখানে p একটি মৌলিক সংখ্যা এবং l > 1 অখন্ড সংখ্যা) কাজ করে। কেননা সেক্ষেত্রে—

·       {d1, d2, … ... dk} = {1, p, … … pl}

·       di = pi - 1 | pi + pi + 1 = di + 1 + di + 2

এরপর আমরা কন্ট্রাডিকশন দিয়ে প্রমাণ করব এটি ছাড়া আর কোনো মান কাজ করে না। এজন্য প্রথমে ধরি, n > 1 একটি যৌগিক সংখ্যা, যার উৎপাদক সংখ্যা k এবং মৌলিক উৎপাদক সংখ্যা দুই বা ততোধিক । এখানে,

dk - 2 |dk - 1 + dk এবং dk - 2 |dk । অর্থাৎ, dk - 2 | dk - 1

এখন ধরি, n-এর সবচেয়ে ছোট মৌলিক উৎপাদক q । তার মানে, d2 = q।

এখন, n = d1 × dk = d2 × dk - 1 = d3 × dk - 2

∴ dk - 1/dk - 2 = d3/d2

যেহেতু, dk - 2 | dk - 1 তাই, d2 | d3

∴ d2 = q | d3

⇾ d2 | d3 + d4

⇾ q | d3 + d4

⇾ q | d4

এখন আমরা আরোহ পদ্ধতি ব্যবহার করব। মনে করি, q | dx এবং q | dx - 1

∴ dx - 1 |dx + dx + 1

⇾ q | dx + dx + 1

⇾ q | dx + 1

এখান থেকে বলা যায়, 1 ছাড়া n এর সকল উৎপাদক, q দ্বারা বিভাজ্য। কিন্তু এটা সত্যি নয়, কারন n-এর আরেকটি মৌলিক উৎপাদক বিদ্যমান।

সুতরাং, প্রদত্ত সমস্যার একমাত্র সমাধান: n = pl (যেখানে p একটি মৌলিক সংখ্যা এবং l > 1 অখণ্ড সংখ্যা )।