Exercițiul 717

E.717. Determinați numerele prime a>b>ca>b>c pentru care ab, bca-b,~b-c și aca-c sunt numere prime diferite.

Olimpiadă, etapa națională, Negrești Oaș, 2018
N. Grigore, Olimpiade și concursuri, 68/54

Răspuns: a=7, b=5, c=2.a=7,~b=5,~c=2.

Soluție:

Dacă a, b, ca,~b,~c sunt toate numere impare atunci ab, bca-b,~b-c și aca-c sunt numere pare. Cum acestea sunt și numere prime, înseamnă că ab=bc=ac=2a-b=b-c=a-c=2 (contradicție cu faptul că sunt diferite). Deci cel puțin unul dintre numere este par. Cum a>b>cc=2a, ba>b>c \Rightarrow \boxed{c=2} \Rightarrow a,~b prime impare.

Din a, ba,~b prime și impare și aba-b număr prim ab=2,\Rightarrow a-b=2, adică a=b+2.\boxed{a=b+2}. Deci problema dată se reduce la a determina numerele prime și impare bb pentru care b+2b+2 și b2b-2 sunt tot numere prime. Vom demonstra că singurele 3 numere prime, consecutive și impare sunt 3, 53,~5 și 77, adică b=5.\boxed{b=5}.

  • b=6k+1b=6k+1
    • k=0k=0 - nu convine;
    • k1b+2=6k+3k \geq1 \Rightarrow b+2 = 6k+3 - nu convine (\not= prim).
  • b=6k+3b=6k+3
    • k=0k=0 - nu convine;
    • k1b=6k+3k \geq1 \Rightarrow b = 6k+3 - nu convine (\not= prim).
  • b=6k+5b=6k+5
    • k=0b=5a=7;k=0 \Rightarrow \boxed{b=5} \Rightarrow \boxed{a=7};
    • k1b2=6k+3k \geq1 \Rightarrow b-2 = 6k+3 - nu convine (\not= prim).

În concluzie, numerele cerute sunt a=7,\boxed{a=7}, b=5\boxed{b=5} și c=2.\boxed{c=2}.