Tehnici de sumare. Sume Gauss.

Tema 3

Lucian Maran, 07-10-2024

Problema 1. Albă-ca-Zăpada și cei 77 pitici au suma vârstelor egală cu 172172 de ani. Știind ca Albă-ca-Zăpada este cea mai tânără dintre personajele din poveste și că toate personajele au vârste exprimate prin numere naturale consecutive, aflați suma vârstelor celor 77 pitici.

"Memorial Nicoliță Sanda", Drăgășani, 2018, E.304
Soluție:

Notăm cu aa vârsta lui Albă-ca-Zapada.
a+a+1+a+2++a+7vaˆrstele ceelor 7 pitici=172.a+\underbrace{a+1+a+2+ \ldots + a+7}_{\text{vârstele ceelor 7 pitici}} = 172.

8a+782=172a=18Spitici=172a=154.8a + \dfrac{7 \cdot 8}{2} = 172 \Rightarrow \boxed{a=18} \Rightarrow S_{pitici}=172-a=154.

Problema 2. Calculați S=5+9+13++3014812300.S=5+9+13+ \ldots + 301 -4 -8 -12 - \ldots - 300.

Olimpiadă, etapa locală, Dâmbovița, 2018; Harghita, 2009., E.306
Soluție:

Metoda 1 (prin grupare de termeni)
S=(54)+(98)+(1312)++(301300).S=(5-4) + (9-8) + (13-12)+ \ldots + (301-300).
În total avem 7171 de perechi (metoda contorului), deci S=711=75.S=71 \cdot 1 = 75.

Metoda 2 (prin calcularea sumelor)
S=(5+9+13++301)(4+8+12++300).S = (5+9+13+ \ldots + 301) - (4+8+12+ \ldots +300). Calculam separat cele două sume:
S1=(41+1)+(42+1)++(475+1)=4(1+2++75)+75=75762+75.S_1=(4\cdot 1+1) + (4\cdot 2+1) + \ldots + (4\cdot 75+1) = 4(1+2+\ldots+75) + 75 = 75\cdot 76 \cdot 2 +75.
S2=4(1+2++75)+75=75762.S_2= 4(1+2+\ldots+75) + 75 = 75\cdot 76 \cdot 2.
Așadar, S=S1S2=75.S=S_1-S_2 = 75.

Problema 3. Un joc pe calculator afișează inițial 88 numere naturale consecutive. O mutare la acest joc presupune să alegem la întâmplare două numere diferite, la primul să adunăm 33 iar la al doilea să adunăm 44. După 3030 de astfel de mutări suma numerelor afișate în acel moment pe ecran este 270.270. Determinați cele 88 numere afișate pe ecran la începutul jocului.

Olimpiadă, etapa locală, Hunedoara, 2024, E.308
Soluție:

Notăm cele 88 numere inițiale cu x,x+1,x+2,,x+7.x, x+1, x+2, \ldots, x+7. Suma acestora este
x+x+1+x+2++x+7=8x+28.x + x+1+x+2+ \ldots + x+7 = 8x+28.

Observăm că la fiecare mutare, această suma crește cu 7.7. După 3030 de mutări, suma va crește cu 307=210.30\cdot 7=210. Așadar, după 3030 de mutări vom avea:
(8x+28)+210=270.(8x+28) + 210 = 270.
8x=32x=4.8x=32 \Rightarrow \boxed{x=4}. Deci numerele căutate sunt: 4,5,6,,11.4,5,6,\ldots, 11.

Problema 4. Calculați: A=9+99+999++999100 de 9.A=9+99+999+ \ldots + \underbrace{99\ldots9}_{\text{100 de 9}}.

Art, Matematică pentru excelență, 14a/16, E.310
Soluție:

A=(101)+(1001)++(1000100 de 01)=A=(10-1) + (100-1) + \ldots + (1\underbrace{00\ldots0}_{\text{100 de 0}}-1)=
=(10+100++1000100 de 0)100==(10+100+\ldots+1\underbrace{00\ldots0}_{\text{100 de 0}})-100=
=1111100 de 10100=11198 de 1010.=1\underbrace{11\ldots1}_{\text{100 de 1}}0-100 =\underbrace{11\ldots1}_{\text{98 de 1}}010.

Problema 5. Fie numerele naturale aa, bb, cc astfel încât a+3b=27a+3b=27 și 2b5c=9.2b-5c=9. Calculați:
a) a+5(bc);a+5(b-c);
b) a+b+5c;a+b+5c;
c) 3a+7b+5c.3a+7b+5c.

Concursul "Argeșgim", Pitești, 2018, E.311
Soluție:

a) a+5(bc)=(a+3b)+(2b5c)=27+9=36.a+5(b-c) = (a+3b) + (2b-5c) = 27+9=36.
b) a+b+5c=(a+3b)(2b5c)=279=18.a+b+5c = (a+3b) - (2b-5c) = 27-9=18.
c) 3a+7b+5c=3(a+3b)(2b5c)=3279=72.3a+7b+5c = 3(a+3b) - (2b-5c) = 3\cdot 27-9=72.

Problema 6. a) Determinați numerele ab\overline{ab} pentru care 2ab+ab3=830.\overline{2ab}+\overline{ab3}=830.
b) Determinați numerele abc\overline{abc} pentru care ab3+a5c+7bc=1243.\overline{ab3}+\overline{a5c}+\overline{7bc}=1243.

Art, 37/26, ***, E.312
Soluție:

a) Din 2ab+ab3=830\overline{2ab}+\overline{ab3}=830 rezultă b=7.\boxed{b=7}.
2a7+a73=830a=5.\overline{2a7}+\overline{a73}=830 \Rightarrow \boxed{a=5}.

b) Din ab3+a5c+7bc=1243\overline{ab3}+\overline{a5c}+\overline{7bc}=1243 rezultă că c+cc+c se termină în 00, deci c=5.\boxed{c=5}.
ab3+a55+7b5=1243.\overline{ab3}+\overline{a55}+\overline{7b5}=1243. De aici rezultă că b+bb+b se termină în 88, deci b=4.\boxed{b=4}.
a43+a55+745=1243.\overline{a43}+\overline{a55}+745=1243.
a43+a55+745=498,\overline{a43}+\overline{a55}+745=498, rezultă a=2.\boxed{a=2}.