Što je najmanji cijeli broj n takav da n! = m cdot 10 ^ (2016)?

Što je najmanji cijeli broj n takav da n! = m cdot 10 ^ (2016)?
Anonim

Odgovor:

# N = 8075 #

Obrazloženje:

pustiti #v_p (k) # biti mnogostrukost # P # kao faktor # K #, To je, #v_p (k) # je najveći cijeli broj takav da # P ^ (v_p (k)) | K #.

zapažanja:

  • Za bilo koji #k u ZZ ^ + # i # P # premijera, imamo #v_p (k!) = sum_ (i = 1) ^ k v_p (i) #

    (To se može lako dokazati indukcijom)

  • Za bilo koji cijeli broj #k> 1 #, imamo # v_2 (k!)> v_5 (k!) #.

    (Ovo je intuitivno, kao višestruke moći #2# pojavljuju se češće od višestrukih ekvivalentnih snaga #5#, i može se dokazati strogo koristeći sličan argument)

  • Za #j, k u ZZ ^ + #, imamo #j | k <=> v_p (j) <= v_p (k) # za svaki prosti djelitelj # P # od # J #.

Nastavljajući, naš cilj je pronaći najmanje cijeli broj # # N tako da # 10 ^ 2016 |! N #, Kao # 10 ^ 2016 = 2 ^ 2016xx5 ^ 2016 #, onda trećom opservacijom to moramo samo potvrditi # 2016 <= v_2 (n!) # i # 2016 <= v_5 (n!) #, Drugo opažanje znači da ovo drugo podrazumijeva prvo. Stoga je dovoljno pronaći najmanje cijeli broj # # N tako da # v_5 (n!) = sum_ (i = 1) ^ nv_5 (i)> = 2016 #.

Pronaći # # N napravit ćemo zapažanje koje će nam omogućiti da izračunamo # V_5 (5 ^ k!) #.

Između #1# i # 5 ^ k #, tamo su # 5 ^ k / 5 # višekratnika #5#, od kojih svaka pridonosi barem #1# do iznosa #sum_ (i = 1) ^ (5 ^ k) v_5 (i) #, Postoje također # 5 ^ k / 25 # višekratnika #25#, od kojih svaki pridonosi dodatnom #1# na sumu nakon početnog brojanja. Možemo nastaviti na ovaj način sve dok ne postignemo jedan višestruki # 5 ^ k # (koji je # 5 ^ k # sama), koja je doprinijela # K # puta do iznosa. Izračunavajući zbroj na ovaj način, imamo

# v_5 (5 ^ k!) = sum_ (i = 1) ^ (5 ^ k) v_5 (i) = sum_ (i = 1) ^ (k) 5 ^ k / 5 ^ i = sum_ (i = 1) ^ ^ K5 (ki) = sum_ (i = 0) ^ (k-1) = 5 ^ i (5 ^ k-1), / (5-1) #

Tako to pronalazimo # v_5 (5 ^ k!) = (5 ^ k-1) / 4 #

Konačno, naći ćemo # # N tako da # v_5 (n!) = 2016 #, Ako izračunamo # V_5 (5 ^ k!) # za nekoliko vrijednosti # K #, pronašli smo

# v_5 (5 ^ 1) = 1 #

# v_5 (5 ^ 2) = 6 #

# v_5 (5 ^ 3) = 31 #

# v_5 (5 ^ 4) = 156 #

# v_5 (5 ^ 5) = 781 #

Kao #2016 = 2(781)+2(156)+4(31)+3(6)#, # # N treba dva "bloka" od #5^5#, dva od #5^4#, četiri od #5^3#, i tri od #5^2#, Tako dobivamo

#n = 2 (5 ^ 5) +2 (5 ^ 4) +4 (5 ^ 3) +3 (5 ^ 2) = 8075 #

Računalo to može brzo provjeriti #sum_ (i = 1) ^ (8075) v_5 (i) = 2016 #, Tako #10^2016 | 8075!#, i kao #5|8075!# s mnoštvom #2016# i #5|8075#, jasno je da nije dovoljna niža vrijednost.