Problema del mes de febrer de 2023: 2n d'ESO

Fem un resum ràpid de bases. Normalment escrivim els números en base 10. Per exemple, $123$ vol dir $1\cdot 100 + 2\cdot 10 + 3\cdot 1$. Però també es poden usar altres bases, per exemple base 4. Usar base 4 vol dir que la posició més a la dreta val $1$, la següent cap a l'esquerra val $4$, la següent $4\cdot 4$, etc.

Per exemple, $123$ en base 4 vol dir $1\cdot 4\cdot4 + 2\cdot 4 + 3\cdot 1 = 1\cdot 16 + 2\cdot 4 + 3\cdot 1$. Us deixem més exemples: $2$ vol dir $2\cdot 1$, $30$ vol dir $3\cdot 4$, $201$ vol dir $2\cdot 4\cdot 4 + 1\cdot 1$.

Diem que un enter positiu és $4$-simètric si:

1. Els seus dígits (en base 10) són menor o iguals a $3$

2. El seu últim dígit (en base 10) és diferent de $0$

3. Els seus dígits en base 10 són els mateixos que els dígits en base 4, però donats la volta

Per exemple, $20$ (base 10) no és $4$-simètric perquè acaba en $0$. I $22$ no és $4$-simétric perquè en base 4 s'escriu $112$ ($22 = 1\cdot16 + 1\cdot4 +2\cdot 1$), que donat la volta és $211$, no $20$.

Ara, quina és la suma (en base 10) de tots els números $4$-simètrics?

$100$ en base 4 val $16$, molt menys que en base 10, on val $100$.

De fet, el màxim que pot valer un número de tres dígits en base 4 és $3\cdot 16+3\cdot 4+ 3\cdot 1 = 63$, així que mai hi haurà un número que tingui tres dígits en base 4 i a la vegada tres dígits en base $10$. Això passa també per números que tenen $4,5,6\ldots$ dígits en base 4.

Així que els únics números $4$-simètrics són de $1$ o $2$ dígits en base $10$.

Els números $4$-simètrics d'un dígit són $1$,$2$,$3$. I només hi ha un número $4$-simétric de dos dígits. Aquest número (en base 10) comença per $1$. Només et falta trobar quin és.

Els únics números $4$-simètrics són: $1,2,3,13$ (en base 10). I la seva suma és $\boxed{19}$.

Primer descartem els números majors que $100$, aquests números tenen al menys tres dígits en base 10. I si un d'aquests fos $4$-simétric, tindria la mateixa quantitat de dígits en base 10 que en base 4. Però, el número més gran que es pot escriure amb tres dígits en base $4$ seria el $333$ (base 4) que representa $3\cdot 16+3\cdot 4+ 3\cdot 1 = 63$, així que mai hi haurà un número que tingui tres dígits en base 4 i tres dígits en base 10. El mateix passa per $4$ o més dígits. De manera que només hi ha números $4$-simétrics que tinguin $1$ o $2$ dígits.

Els números de $1$ dígit menors o iguals a $3$ són tots $4$-simètrics: $1,2,3$.

Suposem ara que tenim un número de dos dígits (base 10) que és $4$-simètric. Suposem que té digits $x,y$. Aleshores, com que s'escriu $xy$ en base 10, el número val $10x+y$. Com que és $4$-simètric, s'esciu $yx$ en base 4. Per tant, val $4y+x$. Així que tenim l'equació: $$10x+y = 4y+x \implies 9x = 3y \implies 3x = y $$

Si $x=1$, trobem el número $13$ (base 10), que és $4$-simètric, però si $x=2$ o més gran, $y=6$ o més gran. Però cal que els dígits siguin menors o iguals a $3$, així que l'únic $4$-simètric de dos dígits és $13$.

Ara que els hem trobat, en calculem la suma: $13+1+2+3 = \boxed{19}$.

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

# Usuari Data

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

# Usuari Data
Professor/a  JABorrás 02/02/2023
Professor/a  montserrat... 03/02/2023
Professor/a  arakelov 09/02/2023
Universitat  Oriol47 16/02/2023