Arithmetic · real student question

Las fracciones 2/3, 5/8, 8/13, 11/18, ... siguen un patrón fijo. Un término posterior del patrón es X/253 y otro es 1499/Y. Hallar el máximo común divisor de X e Y.

Question

Las fracciones

23, 58, 813, 1118, , X253, , 1499Y\frac{2}{3},\ \frac{5}{8},\ \frac{8}{13},\ \frac{11}{18},\ \ldots,\ \frac{X}{253},\ \ldots,\ \frac{1499}{Y}

siguen un patrón fijo. Hallar el máximo común divisor de XX e YY.

Step-by-step solution

  1. Tratar los numeradores y los denominadores como dos sucesiones separadas. No interactúan entre sí, así que cada una se puede describir por su cuenta. Los numeradores 2,5,8,11,2,5,8,11,\dots crecen de 33 en 33; los denominadores 3,8,13,18,3,8,13,18,\dots crecen de 55 en 55. Ambas son aritméticas.

  2. Escribir una fórmula para el término nn-ésimo de cada una. Usando primero+d(n1)\text{primero}+d(n-1):

    numerador=2+3(n1)=3n1,denominador=3+5(n1)=5n2\text{numerador}=2+3(n-1)=3n-1,\qquad \text{denominador}=3+5(n-1)=5n-2

    Comprobación rápida en n=4n=4: 3(4)1=113(4)-1=11 y 5(4)2=185(4)-2=18, que coinciden con 1118\tfrac{11}{18}.

  3. Localizar el término cuyo denominador es 253. Resolver 5n2=2535n-2=253 da n=51n=51 — un entero, así que ese término pertenece realmente al patrón. Su numerador es

    X=3(51)1=152X=3(51)-1=152

  4. Localizar el término cuyo numerador es 1499. Resolver 3n1=14993n-1=1499 da n=500n=500, de nuevo un entero. Su denominador es

    Y=5(500)2=2498Y=5(500)-2=2498

  5. Factorizar ambos números antes de calcular el MCD. Adivinar no es seguro con un número de cuatro cifras:

    152=23×19,2498=2×1249152=2^3\times 19,\qquad 2498=2\times 1249

    y 12491249 es primo (no lo divide ningún primo hasta 3535).

  6. Tomar la parte común. El único primo compartido es 22, que aparece una sola vez en 24982498, así que

    gcd(152,2498)=2\gcd(152,\,2498)=2

    El algoritmo de Euclides coincide: 2498=16152+662498=16\cdot152+66, 152=266+20152=2\cdot66+20, 66=320+666=3\cdot20+6, 20=36+220=3\cdot6+2, 6=32+06=3\cdot2+0.

Answer

X=152,Y=2498,gcd(X,Y)=2X=152,\quad Y=2498,\quad \gcd(X,Y)=2

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