¿Cuántos pares de enteros positivos satisfacen la ecuación 5 / y + 1 / x = 1/15?

5 / y = (x – 15) / 15x

y / 5 = 15x / (x – 15)

y = 75x / (x – 15)

y debería ser un número entero positivo

=> 75x / (x – 15)> 0

x no puede ser impar ya que (x – 15) será par, mientras que 75x será impar => no hay solución entera para y. Entonces x tiene que ser par

Deje x = 2k

y = 150k / (2k – 15) donde k> = 8

Poniendo límite k -> infinito, obtenemos límite inferior para y -> 75 (compruébelo usted mismo)

y para k = 8, y = 1200 (límite superior)

150k / (2k – 15) = (150k – 1125 + 1125) / (2k – 15) = 75 + [1125 / (2k – 15)]

Entonces, 1125 debe ser divisible por (2k – 15)

2k – 15 = 1125

2k = 1140

k = 570 (límite superior para k)

Echemos un vistazo a los factores de 1125 = 3 * 3 * 5 * 5 * 5

[EDITAR – PUEDES SALTAR PARA FINALIZAR]

Claramente, 2k – 15 deben ser de forma 3a o 5b

2k – 15 = 3a

k = 3 (a + 5) / 2 => a debe ser impar y tenemos un rango de k

Entonces, vamos a escribir todos los valores de un

[1, 3, 5, 7, 9,…, 349, 351, 353, 355, 357, 359, 361, 363, 365, 367, 369, 371, 373, 375] (no es un trabajo duro, vamos !)

Vemos que la potencia máxima de 3 en 1125 es 2. Entonces, si 2k – 15 = 3a, entonces la potencia máxima de 3 disponible en ‘a’ puede ser 1. Eliminemos rápidamente a los contendientes ahora (todos los números con factor 9)

[1, 3, 5, 7, 11.…, 349, 353, 355, 357, 359, 361, 363, 365, 367, 371, 373, 375]

Ahora tenemos todas las ‘a’ con una potencia de 3 = 0 o 1 o 2. Aparte de 3, a solo puede tener 5 como factor como [1125 / (2k – 15) => 1125 tiene solo 3 y 5 como divisores primos ]

Entonces, eliminemos todas las ‘a’ que tengan otros divisores primos que no sean 3 o 5.

[1, 3, 5, 15, 25, 75, 125, 375]

Woah, genial!

entonces, k = 3 * (a + 5) / 2 = [9, 12, 15, 30, 45, 120, 195, 570] yk = 8 también es una solución (ver arriba)

Entonces, x = 2k = [16, 18, 24, 30, 60, 90, 240, 390, 570] – (1)

Del mismo modo, 2k – 15 = 5b => k = 5 (b + 3) / 2

Repita el proceso como arriba.

Obtenemos b = [1, 3, 5, 9, 15, 25, 45, 75, 225]

k = [10, 15, 20, 30, 45, 70, 120, 195, 570]

x = 2k = [20, 30, 40, 60, 90, 140, 240, 390, 1140] – (2)

Tomando la unión de (1) y (2), nuestras soluciones enteras son

x = [16, 18, 20, 24, 30, 40, 60, 90, 140, 240, 390, 1140]

Por lo tanto, habrá 12 pares (x, y) que satisfarán la ecuación.

[ACTUALIZAR]

Puede omitir todo después de que 1125 debe ser divisible por 2k-15, es decir, 2k-15 debe ser un factor de 1125.

1125 = (3 ^ 2) (5 ^ 3)

Número total de divisores = (1 + 2) (1 + 3) = 12

(Problema combinatorio clásico de encontrar divisores totales)

Valores totales de x = Valores totales de k

Mínimo divisor = 1 y máximo divisor = 1125

2k-15 = 1 → k = 8 y 2k-15 = 1125 → k = 570 que respeta nuestros límites para k. Entonces, los 12 divisores darán un valor diferente de k, y por lo tanto, diferentes 12 (x, y) pares.

  1. y = 150, x = 30.