Из пары натуральных чисел (a;b), где a>b, за один ход получают пару (a+b;a−b).
a) Можно ли за несколько таких ходов получить из пары (100;1) пару, большее число в которой равно 400?
Заметим: НОД(a+b,a−b)=НОД(a,b). НОД пары не меняется.
Исходная пара (100;1) имеет НОД(100,1)=1.
Если бы мы получили пару (400;c), то должно быть НОД(400,c)=1.
Но из (100;1) можно получить только пары, где оба числа одной чётности:
(100;1) (чёт; нечёт) →(101;99) (нечёт; нечёт) →(200;2) (чёт; чёт) →…
Чтобы большее число стало 400 (чётное), второе тоже будет чётным, тогда НОД(400,c)≥2, противоречие.
Ответ а): нет.
б) Можно ли получить (806;788)?
НОД(806,788)=НОД(788,18)=НОД(18,14)=НОД(14,4)=НОД(4,2)=2=1.
НОД исходной пары =1, НОД сохраняется ⇒ невозможно.
Ответ б): нет.
в) Какое наименьшее a может быть в паре (a;b), из которой за несколько ходов можно получить (806;788)?
Будем применять обратные ходы. Прямой ход: (x;y)→(x+y;x−y), x>y>0.
Обратный ход: из (u;v), u>v>0, получаем x=2u+v, y=2u−v. Обратный ход возможен, если u и v одной чётности.
Идём от (806;788) назад:
(806;788): 806 и 788 оба чётные → обратный ход: x=2806+788=797, y=2806−788=9, получаем (797;9).
(797;9): оба нечётные → обратный ход: x=2797+9=403, y=2797−9=394, получаем (403;394).
(403;394): 403 нечёт, 394 чёт → разная чётность → обратный ход невозможен. Значит, (403;394) — начальная пара (или одна из начальных).
В этой паре большее число a=403.
Проверим, можно ли получить (806;788) из (403;394) прямыми ходами:
(403;394)→(403+394;403−394)=(797;9)→(797+9;797−9)=(806;788). Да.
Меньшее a получить нельзя, так как любой обратный ход увеличивает большее число.
Ответ в): a=403.
Ответ:
а) да;
б) нет;
в) 403.