Problema del mes d'octubre de 2022: 2n d'ESO

Al Jofre li agrada sumar nous als números. S'adona que si sumes $9$ a $41$ obtens $50$, que té dígits diferents dels de $41$, però si sumes $9$ a $34$ obtens $43$, que té els mateixos dígits. Per números de dues xifres diem que $34$ és resistent a nous, però $41$ no és resistent a nous.

De manera semblant diem que un número de $3$ xifres és resistent a nous si compleix que: quan li sumes $9$ obtens un altre amb les mateixes xifres (en un altre ordre) i quan li sumes $90$ obtens un altre número amb les mateixes xifres (en un altre ordre). I finalment, un nombre de $4$ xifres és resistent a nous si quan li sumes $9$, $90$ o $900$ obtens un altre amb les mateixes xifres (en un altre ordre).

Troba el nombre de $4$ xifres resistent a nous més petit.

NOTA: Diem que $3300$ i $3303$ no tenen els mateixos dígits. És a dir, per tal que dos números tinguin els mateixos dígits, cal que tinguin la mateixa quantitat d'aparicions de cada dígit (potser en un altre ordre).

Si vas amb cura, es pot demostrar que si tens un número resistent a nous i li sumes $900$, el resultat és el mateix número amb les dues primeres xifres intercanviades. Si li sumes $90$ obtens el mateix número amb les xifres $2$ i $3$ intercanviades...

Raonant amb el que t'hem dit a la primera pista, es pot veure que la segona xifra ha de ser la primera més $1$, la tercera la segona més $1$ i la quarta la tercera més $1$. Quin seria aleshores el número de quatre xifres més petit amb aquesta propietat?

Anem a veure que la resposta és $\boxed{1234}$. És fàcil comprovar a mà que aquest número és resistent a nous (les sumes donen $1243,1324,2134$. Ara veurem que és el més petit amb aquesta propietat.

Escribirem els dígits d'aquest hipotètic nombre resistent a nous com $\overline{abcd}$, on $a,b,c,d$ són els dígits del nombre. Per exemple, el nombre $3407$ té dígits $a=3,b=4,c=0,d=7$. Observeu que perquè $\overline{abcd}$ sigui de $4$ dígits, cal que $a$ no sigui $0$.

Anem a estudiar els dígits de dalt cap avall, tot i que es podria fer al revés.

Quan li sumem $900$ a $\overline{abcd}$, els dos últims dígits no canvien. Aleshores els dos primers dígits de la suma han de ser $a$ i $b$

Si $b=0$, només canvia un dígit, de $0$ a $9$, per tant els dígits deixarien de ser els mateixos i aixó no pot ser. En qualsevol altre cas, al fer la suma ens "portem una". És a dir, que el dígit $a$ passa a ser $a+1$.

En el cas en que $a=9$, la suma dona un número de $5$ xifres, cosa que no és possible perquè si les xifres de $\overline{abcd}$ i $\overline{abcd}+900$ són les mateixes, el nombre total de xifres també deu ser el mateix.

Una vegada descartades les possibilitats $b=0$, i $a=9$, $\overline{abcd}+900 = \overline{(a+1)(b-1)cd}$ (això no és un producte, vol dir que el primer dígit és $a+1$, el segon $b-1$, el tercer $c$ i l'últim $d$). Com que els dígits són els mateixos, el nou valor de $a$ deu ser $b$, és a dir $b=a+1$.

Ara raonem de la mateixa manera amb $\overline{abcd}+90$. Sabem que l'última xifra no pot canviar. Suposem ara que canvia la primera xifra. Això voldria dir que $\overline{bc}+9\geq 100$. Aleshores, $99\geq \overline{bc}\geq 91$. L'important d'això és que ni $b$ ni $c$ poden ser $0$. El problema és que aleshores el segon dígit de $\overline{abcd}+90$ seria $0$, però ni $a$ ni $b$ ni $c$ poden ser $0$.

En conclusió, les úniques xifres que canvien són $b$ i $c$. O sigui que tenim la mateixa situació que abans, de nou augmenta $1$ una xifra i l'altra disminueix $1$: $\overline{abcd}+90=\overline{a(b+1)(c-1)d}$. Per tant, podem concloure que $c = b+1$.

Pel mateix raonament, $\overline{abcd}+9=\overline{ab(c+1)(d-1)}$ o sigui que $d=c+1$.

O sigui que els números resistents de quatre xifres són de la forma $\overline{a(a+1)(a+2)(a+3)}$. I el més petit és el que obtenim amb el valor de $a$ més petit. És a dir, és $\overline{1(1+1)(1+2)(1+3)}=\boxed{1234}$.

Classificació 2n d'ESO
Estudiants que cursen 2n d'ESO o un curs inferior.

# Usuari Data
1e  crasclosa 13/10/2022
2e  Nachulus 19/10/2022
2e  SansUDR 19/10/2022
2e  edwesley 19/10/2022
2e  oripq 19/10/2022
2e  Hypergg2000 17/10/2022
1e  martinos 30/10/2022
2e  Ariadnatea22 27/10/2022
2e  ncanas 06/10/2022

Classificació oberta
Usuaris que ja han superat 2n d'ESO.

# Usuari Data
Professor/a  montserrat... 01/10/2022
Professor/a  JABorrás 02/10/2022
Curs indeterminat  Hiperboloide 05/10/2022
Curs indeterminat  llcullell3... 06/10/2022
Curs indeterminat  RedSkull32 06/10/2022
4e  jaquerol 13/10/2022
Professor/a  arakelov 27/10/2022
Universitat  DJPIÑATA 09/10/2022
Curs indeterminat  fakeone 17/10/2022