Exercițiul 140

E.140. Determinați cel mai mic număr natural xx pentru care 2+0+2+2+xN\sqrt{2+\sqrt{0+\sqrt{2+\sqrt{2+\sqrt{x}}}}} \in \N.

Olimpiadă, etapa locală, Brăila, 2023
Supliment Gazeta Matematică, 9/2022

Indicații: Pornim de la stânga la dreapta și ne punem întrebarea așa: care este cel mai mic număr care, adunat cu 2, ne dă un pătrat perfect? Ajungem la concluzia că valoarea celui de-al 2-lea radical trebuie să fie 22 (pentru că 2+2=42+2=4). Apoi reluăm același raționament, până ajungem la xx-ul din dreapta.

Răspuns: x=1942x=194^2.

Soluție:

Pornim de la stânga la dreapta și ne punem întrebarea așa: care este cel mai mic număr care, adunat 2, ne dă un pătrat perfect? Ajungem la concluzia că valoarea celui de-al 2-lea radical trebuie să fie 22, deci:

0+2+2+x=2\sqrt{0+\sqrt{2+\sqrt{2+\sqrt{x}}}} = 2.

Judecând similar, următorul radical (cel din dreapta lui 00) trebuie să fie 44 (nu poate fi 00 sau 11 pentru că sub acel radical avem deja un 22 plus ceva), deci:

2+2+x=4\sqrt{2+\sqrt{2+\sqrt{x}}} = 4

Următorul radical trebuie să fie 1414 (pentru că 2+14=4\sqrt{2+14}=4), deci:

2+x=14\sqrt{2+\sqrt{x}} = 14

Următorul radical trebuie să fie 194194 (pentru că 2+194=14\sqrt{2+194}=14), deci:

x=194x=1942\sqrt{x} = 194 \Rightarrow \boxed{x=194^2}.