Ivan Shishkin, Rye (1878)

Problems/Number theoryUnreviewedEdited since review

Consecutive integers and divisibility

by Ancient Tree·
12
Difficulty scaleÉchelle de difficulté

This score reflects both the level of the required concepts and the difficulty of the solution.Ce score tient compte à la fois du niveau des notions nécessaires et de la difficulté de la résolution.

  1. 110First steps / middle schoolPremiers pas / collège
  2. 1125Beginner / high schoolDébutant / lycée
  3. 2650Intermediate / undergraduateIntermédiaire / licence
  4. 5170Advanced / graduateAvancé / master
  5. 7190Expert / specializedExpert / spécialisé
  6. 91100Research levelNiveau recherche
These levels are approximate guides.Ces niveaux sont des repères approximatifs.
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Let n2n\geqslant2 be an integer. When does n1n-1 divide nn ?

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Solutions

2
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Solution by Sequoia

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We have the relation nu+(n1)v=1nu+(n-1)v=1 for u=1u=1 and v=1v=-1. It is hence a Bezout relation between nn and n1n-1 that proves that these integers have gcd 11.
Hence n1n-1 divides nn if, and only if, n1=1n-1=1 (so n=2n=2) of n1=nn-1=n, which is not possible.

The answer is thus 22.

Solution by Ancient TreeFR

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Intuitivement, en essayant avec des exemples, par exemple : "est-ce que 6 divise 7 ?", ou "est-ce que 127 divise 128 ?", on sent bien que n1n-1 est beaucoup trop grand pour être un diviseur de nn.
Sauf lorsque n=2n=2, auquel cas n1=1n-1=1 divise bien nn...

Comment confirmer cette intuition ? Supposons que n1n-1 divise nn, c’est-à-dire qu’il existe un entier kk tel que :
k(n1)=n.k(n-1)=n.Or, kk est supérieur ou égal à 22 ; donc n=k(n1)2(n1)=2n2n=k(n-1)\geq 2(n-1)=2n-2.

Il suffit donc de se demander quand nn est supérieur ou égal à 2n22n-2. En passant le nn de l’autre côté de l’inégalité, cette condition est équivalente à n2n\leq 2, ce qui est bien le résultat attendu !

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