Abel: finne siste siffer i $n$-te ledd i følge

Her kan du stille spørsmål vedrørende problemer og oppgaver i matematikk for videregående skole og oppover på høyskolenivå. Alle som føler trangen er velkommen til å svare.

Moderatorer: Aleks855, Gustav, Nebuchadnezzar, Janhaa, DennisChristensen, Emilga

Svar
Markus
Fermat
Fermat
Innlegg: 767
Registrert: 20/09-2016 13:48
Sted: NTNU

Bilde

Dette er en oppgave fra Abelkonkurransen runde 1 2007/08. Jeg føler at min fremgangsmåte er noe tungvindt.

Det oppgaven spør om er jo egentlig $a_{2007} \equiv x \enspace (\text{mod } 10)$.
Tenker videre at det må være et eller annet mønster i følgen - en syklus der det siste tallet repeteres.
Hvis for eksempel syklusen hadde hatt en lengde på $4$, måtte det siste sifferet i $a_{2007}$ være gitt ved det siste sifferet i det tredje elementet i syklusen, fordi $2007 \equiv 3 \enspace (\text{mod } 4$.

Videre er det vel bare å se om det er mønster å finne:
$a_1 = 1$
$a_2 = 2$
$a_3 \equiv 2 \enspace (\text{mod } 10)$
$a_4 \equiv 4 \enspace (\text{mod } 10)$
$a_5 \equiv 8 \enspace (\text{mod } 10)$
$a_6 \equiv 2 \enspace (\text{mod } 10)$
$a_7 \equiv 6 \enspace (\text{mod } 10)$
$a_8 \equiv 2 \enspace (\text{mod } 10)$
$a_9 \equiv 2 \enspace (\text{mod } 10)$
$a_{10} \equiv 4 \enspace (\text{mod } 10)$
$a_{11} \equiv 8 \enspace (\text{mod } 10)$
$a_{12} \equiv 2 \enspace (\text{mod } 10)$
$a_{13} \equiv 6 \enspace (\text{mod } 10)$

Og der ser det ut som at det begynner å repetere seg gitt. Det ser ut som de siste siffrene har et mønster med en lengde på 6: $2,2,4,8,2,6$.
Siden det første leddet i følgen er $1$, er det ikke en del av mønsteret. Da må vi altså finne $2006 \equiv x \enspace (\text{mod }6)$, og det er lett å se at $2006 \equiv 2 \enspace (\text{mod } 6)$, og da må altså det siste sifferet i $a_{2013}$ være $2$ fordi det er det andre leddet i syklusen til følgen.

Føler at denne måten er tungvindt, og jeg vet ikke om man har tid til å finne et mønster, samt verifisere det (ved å se at det repeterer seg), når man skal løse 19 andre oppgaver på 100 minutter. Noen som har noen andre forslag til fremgangsmåter?
stensrud
Descartes
Descartes
Innlegg: 438
Registrert: 08/11-2014 21:13
Sted: Cambridge

Jeg ville nok gjort det som deg, og jeg synes ikke det tar så lang tid heller. For det første så vil siste siffer til tallene følgen helt sikkert følge et periodisk mønster: Siste siffer i $a_{n+1}$ er kun avhengig av de siste sifrene i $a_n$ og $a_{n-1}$, men det er kun et endelig antall valg for disse, så vi må ha en repetisjon fra et eller annet sted. Når du så finner mønsteret er det lett å finne siste siffer i $a_{2007}$, slik som du gjorde.
Markus
Fermat
Fermat
Innlegg: 767
Registrert: 20/09-2016 13:48
Sted: NTNU

stensrud skrev:Jeg ville nok gjort det som deg, og jeg synes ikke det tar så lang tid heller. For det første så vil siste siffer til tallene følgen helt sikkert følge et periodisk mønster: Siste siffer i $a_{n+1}$ er kun avhengig av de siste sifrene i $a_n$ og $a_{n-1}$, men det er kun et endelig antall valg for disse, så vi må ha en repetisjon fra et eller annet sted. Når du så finner mønsteret er det lett å finne siste siffer i $a_{2007}$, slik som du gjorde.
Egentlig enig med deg. Takk for input, og takk for at du oppklarer det med at mønsteret garantert vil gjenta seg, det var vel der det skartet litt for meg.
Gustav
Tyrann
Tyrann
Innlegg: 4558
Registrert: 12/12-2008 12:44

stensrud skrev:Siste siffer i $a_{n+1}$ er kun avhengig av de siste sifrene i $a_n$ og $a_{n-1}$, men det er kun et endelig antall valg for disse, så vi må ha en repetisjon fra et eller annet sted.
At det kun er et endelig antall muligheter for elementene betyr vel ikke at følgen vil være periodisk. F.eks. er jo desimalene i $\pi$ ikke-periodisk.


Siden $a_n$ kun avhenger av de to foregående elementene i følgen, så har vi følgende:

Proposisjon: Dersom det fins to forskjellige heltall $i,j$ slik at $(a_i,a_{i+1})=(a_j,a_{j+1})$, så er følgen periodisk. Bevis: Ved induksjon.


Hvis vi nå definerer en ny følge $b_n=a_n\pmod {10}$, så det er nok å regne ut alle elementene i denne følgen inntil du finner to påfølgende elementer som er lik to tidligere påfølgende elementer.
stensrud
Descartes
Descartes
Innlegg: 438
Registrert: 08/11-2014 21:13
Sted: Cambridge

Gustav skrev:
stensrud skrev:Siste siffer i $a_{n+1}$ er kun avhengig av de siste sifrene i $a_n$ og $a_{n-1}$, men det er kun et endelig antall valg for disse, så vi må ha en repetisjon fra et eller annet sted.
At det kun er et endelig antall muligheter for elementene betyr vel ikke at følgen vil være periodisk. F.eks. er jo desimalene i $\pi$ ikke-periodisk.
Men nå er ikke desimalene i $\pi$ kun avhengige av de to foregående sifrene heller da... :P
Svar