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Números consecutivos con factorización con exponentes impares

Misceláneas

El enunciado del problema B.5 de la Fase Local de la Olimpiada Matemática Española del 2006 es

Los números naturales 22, 23, y 24 tienen la siguiente propiedad: los exponentes de los factores primos de su descomposición son todos impares (22 = 2¹·11¹, 23 = 23¹, 24 = 2³·3¹)

¿Cuál es el mayor número de naturales consecutivos que pueden tener esa propiedad?. Razónese la contestación.

Definir la lista

   consecutivosExponentesImpares :: [[Integer]]

cuyos elementos sean las sucesiones maximales de números enteros positivos tales que los exponentes de los factores primos de su descomposición son todos impares. Por ejemplo,

   λ> take 7 consecutivosExponentesImpares
   [[1,2,3],[5,6,7,8],[10,11],[13,14,15],[17],[19],[21,22,23,24]]
   λ> consecutivosExponentesImpares !! (10^4)
   [43030,43031,43032,43033,43034,43035]

Usando la función consecutivosExponentesImpares conjeturar la respuesta a la pregunta del problema y comprobarla con QuickCheck.

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Sucesión de mcd de consecutivos

Misceláneas

El enunciado de un problema B3 de la Fase Local de la Olimpiada Matemática Española del 2007 es

Sea a(n) = 1 + n³ la sucesión {2,9,28,65,...} y b(n) = mcd(a(n),a(n+1)). Hallar el máximo valor que puede tomar b(n).

Definir las listas

   sucesionA :: [Integer]
   sucesionB :: [Integer]

tales que

  • los elementos de sucesionA son los términos de la sucesión a(n). Por ejemplo,
     take 12 sucesionA  ==  [2,9,28,65,126,217,344,513,730,1001,1332,1729]
  • los elementos de sucesionAB son los términos de la sucesión b(n). Por ejemplo,
   sucesionB !! 0       ==  1
   sucesionB !! 4       ==  7
   sucesionB !! (10^9)  ==  1

Usando sucesionB, conjeturar la respuesta del problema y comprobarla con QuickCheck.

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Biparticiones con la misma suma

Misceláneas

El enunciado de un problema 1 de la Fase Local de la Olimpiada Matemática Española del 2010 es

Sea I(n) el conjunto de los n primeros números naturales impares. Por ejemplo: I(3) = {1,3,5}, I(6) = {1,3,5,7,9,11}, etc.

¿Para qué números n el conjunto I(n) se puede descomponer en dos partes (disjuntas) de forma que coincidan las sumas de los números en cada una de ellas?

Definir las funciones

   biparticiones :: Integer -> [([Integer],[Integer])]
   tieneBiparticiones :: Integer -> Bool
   biparticionD :: Integer -> Maybe ([Integer],[Integer])

tales que

  • (biparticiones n) es la lista de las biparticiones de I(n) con igual suma; es decir, la lista de los pares (xs,ys) tales que xs e ys son subconjuntos disjuntos de I(n) cuya unión es I(n) y la suma de los elementos de xs es igual que la de los de ys. Por ejemplo,
     λ> biparticiones 4
     [([1,7],[3,5])]
     λ> biparticiones 5
     []
     λ> biparticiones 8
     [([1,3,13,15],[5,7,9,11]),([1,5,11,15],[3,7,9,13]),([1,7,9,15],[3,5,11,13]),([1,7,11,13],[3,5,9,15])]
  • (tieneBiparticiones n) se verifica si I(n) tiene alguna bipartición con igual suma. Por ejemplo,
     tieneBiparticiones 4  ==  True
     tieneBiparticiones 5  ==  False
     tieneBiparticiones (10^(10^7))  ==  True
  • (biparticionD n) es una de las biparticiones de I(n) con igual suma, si tiene alguna y Nothing, en caso contrario. Por ejemplo,
     λ> biparticionD 6
     Just ([7,11],[1,3,5,9])
     λ> biparticionD 7
     Nothing
     λ> biparticionD 8
     Just ([1,7,9,15],[3,5,11,13])
     λ> biparticionD 10
     Just ([7,11,13,19],[1,3,5,9,15,17])
     λ> biparticionD 12
     Just ([1,7,9,15,17,23],[3,5,11,13,19,21])
     λ> biparticionD 30
     Just ([7,11,13,19,21,27,29,35,37,43,45,51,53,59],[1,3,5,9,15,17,23,25,31,33,39,41,47,49,55,57])
     λ> length (show (biparticionD (2*10^4)))
     114455

Usando tieneBiparticiones calcular los 10 primeros valores buscados (es decir, los 10 valores de n para los que I(n) se puede descomponer en dos partes (disjuntas) de forma que coincidan las sumas de los números en cada una de ellas) y generalizar.

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Diferencias de potencias congruentes con 5 módulo 7

Misceláneas

El enunciado de un problema 5 de la Fase Local de la Olimpiada Matemática Española del 2012 es

Consideremos el número entero positivo

[latex]n = 2^r - 16^s[/latex] donde r y s son también enteros positivos. Hallar las condiciones que deben cumplir r y s para que el resto de la división de n por 7 sea 5. Hallar el menor número que cumple esta condición.

Definir la lista

   exponentes :: [(Integer,Integer)]

tal que sus elementos son los pares de enteros positivos (r,s) tales que [latex]2^r - 16^s[/latex] es un número entero positivo cuyo resto al dividirlo por 7 es 5. Por ejemplo,

   head exponentes       ==  (10,2)
   exponentes !! 23      ==  (43,8)
   exponentes !! (10^7)  ==  (26836,1826)

Usando la función exponentes, calcular la respuesta a la pregunta del problema; es decir, hallar el menor número que cumple la condición.

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Suma de no múltiplos

Misceláneas

El enunciado de un problema 1 de la Fase Local de la Olimpiada Matemática Española del 2011 es

Dado un entero positivo n, hallar la suma de todos los enteros positivos inferiores a 10n que no son múltiplos de 2 ni de 5.

Definir la función

   suma :: Integer -> Integer

tal que (suma n) es la suma de todos los enteros positivos inferiores a 10n que no son múltiplos de 2 ni de 5. Por ejemplo,

   suma 7  ==  980
   length (show (suma (10^(10^5))))  ==  200002
   length (show (suma (10^(10^6))))  ==  2000002
   length (show (suma (10^(10^7))))  ==  20000002

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Suma de serie racional

Misceláneas

El enunciado del problema 6 de la Fase Local de la Olimpiada Matemática Española del 2020 es

Sea n un entero positivo. Calcular la siguiente suma

         3           4           5                    n+2
     --------- + --------- + --------- + ··· + ---------------------
      1·2·4·5     2·3·5·6     3·4·6·7           n·(n+1)·(n+3)·(n+4)

Definir la función

   sumaSerie :: Integer -> Rational

tal que para cada entero positivo n, (sumaSerie n) es el valor de la siguiente sumaSerie

      3           4           5                    n+2
  --------- + --------- + --------- + ··· + ---------------------
   1·2·4·5     2·3·5·6     3·4·6·7           n·(n+1)·(n+3)·(n+4)

Por ejemplo,

   sumaSerie 1        ==  3 % 40
   sumaSerie 2        ==  7 % 72
   sumaSerie 3        ==  3 % 28
   sumaSerie (10^10)  ==  3125000001562500000 % 25000000012500000001

   length (show (sumaSerie (10^10)))      ==  42
   length (show (sumaSerie (10^(10^2))))  ==  402
   length (show (sumaSerie (10^(10^3))))  ==  4002
   length (show (sumaSerie (10^(10^4))))  ==  40002
   length (show (sumaSerie (10^(10^5))))  ==  400002
   length (show (sumaSerie (10^(10^6))))  ==  4000002

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Múltiplos persistentes de siete

Misceláneas

El enunciado del problema 1 de la Fase Local de la Olimpiada Matemática Española del 2021 es

Determinar todos los números de cuatro cifras tales que al insertar un dígito 0 en cualquier posición se obtiene un múltiplo de 7.

Un número n se dice que es un múltiplo persistente de 7 si al insertar el dígito 0 en cualquier posición de n se obtiene un múltiplo de 7.

Definir las funciones

   esMultiploPersistente :: Integer -> Bool
   multiplosPersistentes :: Int -> [Integer]

tales que

  • (esMultiploPersistente n) se verifica si n es un múltiplo persistente de n. Por ejemplo,
     esMultiploPersistente 7007  ==  True
     esMultiploPersistente 7107  ==  False
  • (multiplosPersistentes k) es la lista de los números con k dígitos que son múltiplos persistentes de 7. Por ejemplo,
     take 2 (multiplosPersistentes 4)   ==  [7000,7007]
     length (multiplosPersistentes 20)  ==  524288

Usando la función multiplosPersistentes, calcular la respuesta al problema de la Olimpiada.

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Múltiplos repitunos

Misceláneas

El enunciado del problema 4 de la OME (Olimpiada Matemática Española) del 1993 es

> Demostrar que para todo número primo p distinto de 2 y de 5, existen infinitos múltiplos de p de la forma 1111......1 (escrito sólo con unos).

Definir la función

   multiplosRepitunos :: Integer -> [Integer]

tal que (multiplosRepitunos p n) es la lista de los múltiplos repitunos de p (es decir, de la forma 1111...1 escrito sólo con unos), donde p es un número primo distinto de 2 y 5. Por ejemplo,

   take 2 (multiplosRepitunos 7) == [111111,111111111111]
   head (multiplosRepitunos 19)  == 111111111111111111
   length (show (head (multiplosRepitunos (primes !! (10^5))))) == 43324

Comprobar con QuickCheck que para todo primo p mayor que 5 y todo número entero positivo n, existe un mútiplo repituno de p mayor que n.

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Ecuación diofántica con primos (OME1995 P4)

Misceláneas

El enunciado del problema 4 de la OME (Olimpiada Matemática Española) del 1995 es

Siendo p un número primo, halla las soluciones enteras de la ecuación:

p.(x + y) = x.y

Definir la función

   soluciones :: Integer -> [(Integer, Integer)]

tal que (soluciones p) es la lista de los pares de enteros (x,y) tales que p.(x + y) = x.y. Por ejemplo,

   λ> take 3 (soluciones 7)
   [(0,0),(14,14),(-42,6)]
   λ> sum [x+y | (x,y) <- take 6 (soluciones (primes !! (10^6)))]
   185830404

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Ordenación de los pares de enteros

Misceláneas

Los pares de números enteros se pueden ordenar por la suma de los valores absolutos de sus componentes. Los primeros pares en dicha ordenación son

   (0,0),
   (-1,0),(0,-1),(0,1),(1,0),
   (-2,0),(-1,-1),(-1,1),(0,-2),(0,2),(1,-1),(1,1),(2,0), ...

Definir la lista

   pares :: [(Integer, Integer)]

cuyos elementos son los pares de números enteros con la ordenación anterior. Por ejemplo,

   λ> take 38 pares
   [(0,0),(-1,0),(0,-1),(0,1),(1,0),(-2,0),(-1,-1),(-1,1),(0,-2),
    (0,2),(1,-1),(1,1),(2,0),(-3,0),(-2,-1),(-2,1),(-1,-2),(-1,2),
    (0,-3),(0,3),(1,-2),(1,2),(2,-1),(2,1),(3,0),(-4,0),(-3,-1),
    (-3,1),(-2,-2),(-2,2),(-1,-3),(-1,3),(0,-4),(0,4),(1,-3),(1,3),
    (2,-2),(2,2)]

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