Problema del mes de setembre de 2023: 2n d'ESO
(Una tarda d'estiu avorrida, Manel mira el móvil mentre Laura calcula unes restes...)

LAURA: Ei Manel, he trobat un número positiu de quatre xifres que té una propietat molt curiosa! Només hi ha una manera d'escriure'l com la resta d'un número $n$ de quatre xifres i $n$ al revés.
MANEL: Ostres, què curiòs! Vaig a veure si el puc trobar...

(15 minuts més tard)

MANEL: Doncs n'he trobat dos.
LAURA: (Laura mira el full de Manel) Ah, tens raó, jo només havia trobat el petit.

Quin número havia trobat Laura inicialment?

Sabem que el número és la diferència entre un número $\overline{abcd}$ (xifres $a,b,c,d$) i el número al revés $\overline{dcba}$. Peró si $b$ i $c$ són menors que $9$, podríem sumar-li $1$ a les dues xifres i la diferència seria la mateixa: $$ \overline{abcd}-\overline{dcba} = \overline{a(b+1)(c+1)d}-\overline{d(c+1)(b+1)a} $$

Aleshores cal que un dels dos ($b$ o $c$) sigui igual a $9$. També pots intentar restar $1$ a les dues xifres, que fa que la diferència es mantingui igual. De nou, per evitar que això sigui possible, cal que una de les dues xifres sigui $0$. Una cosa molt semblant passa amb les xifres $a$ i $d$.

Amb aquesta informació deuries poder deduir els dos possibles valors de $\overbar{abcd}$, i per tant els números dels que parlaven Manel i Laura.

Com insinuàvem en la pista $1$, cal que els dígits $a$ i $d$ siguin $a=1,d=9$ o $a=9,d=0$. Com que volem que la resta sigui positiva, cal que $a=9$ i $d=0$. A més, els dígits $b$ i $c$ cal que siguin $0$ i $9$. Així que les dues possibilitats són: $$ \overline{abcd} = 9900 \text{ o bé } \overline{abcd} = 9090 $$ I les diferències corresponents són: $9900-0099 = 9801$ o bé $9090-0909=8181$.

Sigui $x$ un número amb la propietat que diu Laura. Aleshores sabem que existeix només una llista de quatre dígits $a,b,c,d$ de manera que: $$ x = \overline{abcd}-\overline{dcba} $$ Si $a$ i $d$ són menors que $9$, podem afegir-li $1$ a les dues, de manera que la resta és la mateixa. $$ \overline{abcd}-\overline{dcba} = \overline{(a+1)bc(d+1)}-\overline{(d+1)cb(a+1)} $$

Aleshores cal que una de les dues sigui $9$. El mateix passa si $a>1$ i $d>0$. Aleshores podem restar-li $1$ a les dues i de nou la resta es manté constant. Això implica que o bé $a=1$ o $d=0$. Si $d=9$, cal que $a=1$, però aleshores la resta és negativa. Per tant, la possibilitat restant és que $a=9$ i $d=0$.

Anàlogament, si $b$ i $c$ són menors que $9$, podem suma'ls hi $1$ als dos, i són majors que $0$, podem resta'ls hi $1$. Per tant, els números dels que parla Manel cal que tinguin $b=9,c=0$ o $b=0,c=9$.

En conclusió, els únics números possibles són $9900-0099=9801$ i $9090-0909=8181$. Per tant, el número del que parlava inicialment Laura deu ser el $\boxed{8181}$.

Encara queda una cosa per justificar, tot i que no cal per resoldre el problema. Realment estem segurs de que $9801$ i $8181$ només es poden escriure d'una manera com resta d'$n$ i $n$ al revés?

Per aquest fi, suposem que $x = \overline{abcd}-\overline{dcba} = 999(a-d)+90(b-c)$. Aleshores $-9\leq a-d,b-c \leq 9$. Suposem a més que $x$ es pot escriure com $x= \overline{a'b'c'd'}-\overline{d'c'b'a'} = 999(a'-d')+90(b'-c')$. Per comoditat, siguin $e=a-d,e'=a'-d',f=b-c,f'=b'-c'$. Aleshores: $999e+90f=999e'+90f'$. Per tant, $999(f-f')=90(e'-e)$. Com que $e,e'$ está entre $-9$ i $9$, cal que $e-e'$ estigui entre $-18$ i $18$. En conclusió, $90(e-e')$ estarà entre $-1620$ i $1620$. En aquest rang els únics valors possibles de $999(f-f')$ són $-999,0,999$. Però, $-999,999$ no són possibles, així que cal que $999(f-f')=0$. És a dir, $f=f'$ i per tant $e=e'$.

En resum, si $x$ s'escriu de dues maneres diferents com resta de $n$ i $n$ al revés, $a-d$ i $b-c$ cal que siguin sempre iguals. Però, si $a-d$ i $b-c$ són $9$, necessàriament cal que el número del terme que suma sigui $9$ i l'altre sigui $0$. Anàlogament, si $a-d$ i $b-c$ són $-9$, el terme que suma serà $0$ i l'altre serà $9$. I de fet, això és el que passa en $\overline{abcd}=9900$: $a-d=9,b-c=9$ i $\overline{abcd}=9090$: $a-d=9,b-c=-9$. Pel que hem dit abans, concloem que $9801,8181$ només es poden escriure d'una manera com resta d'$n$ i $n$ al revés.

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
Curs indeterminat  iivet.cas 30/09/2023