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Zacatecas 2006

Enviado por jmd el 7 de Enero de 2008 - 17:51.
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Como se sabe, en problemas de olimpiada, el enunciado puede tener una trampa de significado. El problema 4 del XX concurso nacional de la Olimpiada Mexicana de Matemáticas consiste de una pregunta “para qué enteros…”. La mayoría de los concursantes respondieron a la pregunta. Pero a la hora de las revisiones se supo que no bastaba con decir “estos son” sino que había que demostrar que no había otros. La solución necesitaba estar en el formato “los enteros n cumplen la condición si, y sólo si, son de la forma n = f(k)”. He aquí el enunciado del problema 4 del concurso nacional de 2006.

 

¿Para qué enteros positivos n puede cubrirse una escalera como la de la figura (pero con n escalones en vez de 4) con n cuadrados de lados enteros, no necesariamente del mismo tamaño, sin que estos cuadrados se encimen y sin que sobresalgan del borde de la figura?

Sugerencia
Por: 
jesus
Sugerencia: 

Primero demuestra que $  n = 2^k -1  $ funciona.

Para demostrar que sólo los de esa forma se pueden, haz lo siguiente.

  1. Observa que cada cuadradito de la diagonal debe ser cubierto por un único cuadrado . Es decir, no se pueden cubrir dos cuadraditos con el mísmo cuadrado. Nota, además, que hay n cuadraditos en la diagonal.
  2. Por otro lado, averigua qué pasa con el cuadrito inferior derecho, también debe cubrirlo un cuadrado, ¿pero cuál?¿No se habían ocupado ya los n cuadrado para cubrir los cuadritos de la diagonal?

Al responder la pregunta anterior sabrás la posición exacta de uno de los cuadrados  y que el valor de $  n  $ debe ser impar. Más aun,  el mencionado cuadrado parte a la escalera en dos escaleras de tamaño $  (n-1)/2  $ y, por lo tanto, esa figura también debe cubrirse cómo es deseado (con la misma cantidad de cuadrados como cuadritos tiene en su base). Esto último sugiere un argumento inductivo.

Finalmente, demuestra que $  n  $ debe ser de la forma $  2^k -1  $.

Solución
Por: 
jesus
Fecha: 
21 May 2009
Solución: 

La solución es tal cual se sugiere. Cada cuadrado de la diagonal debe ser cubierto por un único cuadrado. Sean $ C_1, C_2, \dots, C_n $ los $  n  $ cuadrados que cubre los $  n  $ cuadritos de la diagonal. Ahora bien, como deseamos que la escalera sea cubierta por $  n  $ cuadrados entonces deberán ser $ C_1, C_2, \dots, C_n $ quienes cubran la escalera.

Continuara...

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  • Zacatecas 2006
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