Elementele și cardinalul unei mulțimi

Tema 1

Lucian Maran, 07-09-2024

Problema 1. Aflați numărul elementelor mulțimilor AA și BB, dacă A={xN6<x2020}A=\{x\in \N \mid 6 < x \leq 2020\} și B={xN22015<x22020}B=\{x\in \N \mid 2^{2015}<x\leq 2^{2020} \}.

Olimpiadă, etapa locală, Botoșani, 2020, E.125

Răspuns: Card A=2014Card~A=2014, Card B=3122015\quad Card~B=31 \cdot 2^{2015}

Problema 2. Determinați cardinalul mulțimii A={ab  16a2+bN}A=\bigg\{ \overline{ab} ~ \bigg | ~ \dfrac{16}{a^2+b} \in \N \bigg\}.

Olimpiadă, etapa locală, Satu Mare, 2020, E.127

Indicații: 16a2+bNa2+b{1,2,4,8,16}\dfrac{16}{a^2+b} \in \N \Rightarrow a^2+b \in \{1, 2, 4, 8, 16\}.

Răspuns: card(A)=8card(A)=8.

Problema 3. Fie A={nN  236<n<324}A=\{n \in \N ~\big|~ 2^{36} < n < 3^{24} \} și B={nN  248<n<332}B=\{n \in \N ~\big |~ 2^{48} < n < 3^{32} \}. Care din mulțimile AA și BB au cardinalul mai mare?

Olimpiadă, etapa locală, Dolj, 2020, E.128

Indicația 1: Arătăm că 332248>3242363^{32}-2^{48} > 3^{24} - 2^{36}.

Indicația 2: Echivalent cu 324(381)>236(2121)3^{24}(3^8-1) > 2^{36}(2^{12}-1).

Indicația 3: Comparăm membru cu membru: 324>2363^{24} > 2^{36} și 38>2123^8 > 2^{12}.

Răspuns: card(B)>card(A)card(B) > card(A).

Problema 4. Fie mulțimea A={3, 9, 15, , 2013}A=\{3,~ 9,~ 15,~ \cdots,~2013\}.
a) Arătați că 597A597 \in A și 727∉A727 \not \in A.
b) Calculați suma elementelor din mulțimea AA.
c) Arătați că, oricare ar fi nn număr natural nenul, suma primelor nn elemente din AA, luate în ordine crescătoare, nu este pătrat perfect.

Olimpiadă, etapa locală, Vâlcea, 2020, E.135

Indicații: Elementele mulțimii AA sunt de forma 6k+3, k{0,1,2,...,335}.6k+3,~ k \in \{0,1,2,...,335\}.

Răspuns: S=338688S =338688. Suma este de forma 3n23n^2, care nu este pătrat perfect.

Problema 5. Să se determine cardinalul mulțimii A={(a, b)  ab+baA=\{(a,~b) ~|~ \overline{ab} + \overline{ba} este pătrat perfect}\}.

Olimpiadă, etapa locală, Argeș, 2012, E.136

Indicația 1: ab=a10+b\overline{ab} = a \cdot 10 + b

Indicația 2: a+ba+b trebuie să fie multiplu de 1111.

Răspuns: Card A=8Card~A=8.

Problema 6. Se consideră mulțimea A={3n+1  nN, 0<n169}A=\{3n+1 ~|~ n \in \N,~ 0<n \leq 169\}. Arătați că:
a) mulțimea AA conține cel puțin 33 numere prime, cel puțin două pătrate perfecte și cel puțin un cub perfect.
b) nu se pot alege patru numere diferite din mulțimea AA astfel încât suma lor să fie egală cu 20122012.

Olimpiadă, etapa locală, Caraș-Severin, 2013, E.138
RMCS nr. 40

Indicația 1: a) Nr. prime și pătratele perfecte se găsesc prin încercări pe primele 66 valori ale lui nn.
Pentru cuburi perfecte, verificăm pe rând 232^3, 333^3 etc și constatăm că 434^3 este primul care este de forma 3k+13k+1.

Indicația 2: b) Se calculează suma pentru 44 numere oarecare n1=3a+1n_1=3a+1, n2=3b+1n_2=3b+1, n3=3c+1n_3=3c+1 și n4=3d+1n_4=3d+1.

Indicația 3: Se ajunge la 3(a+b+c+d)=20083(a+b+c+d)=2008 (fals).

Răspuns: Numere prime: 77, 1313, 1919;
Pătrate perfecte: 44, 1616;
Cub perfect: 64.