User Editorial

JMO2021yo-P1


JMO2021 by Fernweh ,Updated at 2024-12-30 10:09

まず基本的な感覚として,正整数 $a,b$ と正整数の定数 $c$ が $a+b=c$ を満たすように $a,b$ が動いたとき,積 $ab$ の値は $\lvert a-b\rvert$ が小さいほど大きくなります。これは次のように示されます。

証明 (クリックして展開) $c$ が偶数のとき,$a=b=\dfrac{c}{2}$ のとき $ab$ が最大になることは相加・相乗平均の不等式により分かる。 以下 $a+2\leq b$ として一般性を失わない。 $ab$ と $(a+1)(b-1)$ を比較すると, $$\begin{aligned} (a+1)(b-1)-ab&=(ab+b-a-1)-ab\\ &=b-(a+1) > 0 \end{aligned}$$ となるので後者が大きい。よって示された。

これより,$a+b=90$ かつ $\mathrm{gcd}(a,b)=1$ なる組 $(a,b)$ のうち,$\lvert a-b\rvert$ が最小になるものを求めればよいです。$a,b$ が偶数の場合は排除してよいので奇数のときのみ考えます。実際答えは $a=43,b=47$ のときだとすぐに分かり,答えるべきは $43\times 47=\mathbf{2021}$ です。

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