¿Cuántos pares de enteros ordenados satisfacen 11x + 3y = 1000?

* A2A

Teorema de congruencia lineal:

La ecuación lineal de Diophantine [matemáticas] ax + by = c \ tag * {} [/ matemáticas] implica las dos ecuaciones de congruencia [matemáticas] \ boxed {ax \ equiv c (\ text {mod} b)} \ text {y} \ boxed {by \ equiv c (\ text {mod} a)} \ tag * {} [/ math]

y solo es solucionable iff [math] \ text {gcd} (a, b) \ mid c \ tag * {} [/ math]


[matemáticas] \ begin {align} \ text {Applying} & \ text {Euclidean Algorithm} \\ 11 & = 3 \ times3 + 2 \\ 3 & = 2 \ times1 + \ boxed 1 \\\ text {Since} 1 \ mid1000 & \ text {existen soluciones enteras para} \\ & \ boxed {11x + 3y = 1000} \\\ text {Aplicando} & \ text {Algoritmo euclidiano extendido} \\ 1 & = 3-2 \ times1 \\ 1 & = 3- (11-3 \ times 3) \\ 1 & = 3 \ times1-11 + 3 \ times3 \\ 1 & = 4 \ times 3-11 \ times 1 \\ 1000 & = 11 \ times (-1000) +3 \ times ( 4000) \ end {align} \ tag * {} [/ math]

Por lo tanto, nuestras soluciones iniciales son [matemáticas] x_0 = -1000, y_0 = 4000 \ tag * {} [/ matemáticas]

Por lo tanto, las soluciones generales están dadas por

[matemáticas] x = x_0 + \ dfrac {bk} {\ text {gcd} (11,3)} = – 1000 + 3k \ etiqueta * {} [/ matemáticas]

[matemáticas] y = y_0- \ dfrac {ak} {\ text {gcd} (11,3)} = 4000-11k \ tag * {} [/ matemáticas]

donde [matemáticas] k \ in \ Z [/ matemáticas]

Hay un número infinito de tales soluciones.

Reorganice su ecuación para leer [matemáticas] y = \ dfrac {1000-11x} {3} = 333-4x + \ frac {1 + x} {3}. [/ Matemáticas]

El primer valor de x que satisface esto es [matemáticas] x = 2. [/ math] El último valor de x es [math] x = 89. [/ math] Entonces, ¿cuántas x hay?

[matemáticas] 11x + 3y = 1000 [/ matemáticas]

Hay infinitos pares de enteros [matemática] (x, y) [/ matemática] que satisfacen esa ecuación, ya que no ha especificado ninguna restricción sobre esos enteros; imagino que está pensando en soluciones enteras positivas.

Como no puedo darle una cantidad de soluciones enteras, comenzaré mostrándole qué valores posibles pueden tener los pares de soluciones.


Reorganicemos:

[matemáticas] x = \ dfrac {1000 – 3a} {11} [/ matemáticas]

Como [math] x [/ math] debe ser un número entero, [math] 1000 – 3y [/ math] debe ser divisible por [math] 11 [/ math]. Entonces:

[matemáticas] 1000 – 3y \ equiv 0 \ pmod {11} [/ matemáticas]

[matemáticas] 10 – 3y \ equiv 0 \ pmod {11} [/ matemáticas]

[matemáticas] 3y \ equiv 10 \ pmod {11} [/ matemáticas]

Cambiemos esto a algo más usable:

[matemáticas] 3y \ equiv 21 \ pmod {11} [/ matemáticas]

Divisor:

[matemáticas] y \ equiv 7 \ pmod {11} [/ matemáticas]

Así:

[matemáticas] y = 7 + 11n, n \ in \ mathbb {Z} [/ matemáticas]


Reorganizar una forma diferente:

[matemáticas] y = \ dfrac {1000 – 11x} {3} [/ matemáticas]

Como [math] y [/ math] debe ser un número entero, [math] 1000 – 11x [/ math] debe ser divisible por [math] 3 [/ math]. Entonces:

[matemáticas] 1000 – 11x \ equiv 0 \ pmod {3} [/ matemáticas]

[matemáticas] 1 – 2x \ equiv 0 \ pmod {3} [/ matemáticas]

[matemáticas] 2x \ equiv 1 \ pmod {3} [/ matemáticas]

Por lo tanto:

[matemáticas] 2x \ equiv 4 \ pmod {3} [/ matemáticas]

Divisor:

[matemáticas] x \ equiv 2 \ pmod {3} [/ matemáticas]

Así:

[matemáticas] x = 2 + 3m, m \ in \ mathbb {Z} [/ matemáticas]


Regresemos a la ecuación original:

[matemática] 11 (2 + 3m) + 3 (7 + 11n) = 1000 [/ matemática]

En expansión:

[matemáticas] 22 + 33m + 21 + 33n = 1000 [/ matemáticas]

Simplificando:

[matemáticas] 43 + 33m + 33n = 1000 [/ matemáticas]

Restando:

[matemáticas] 33m + 33n = 957 [/ matemáticas]

Divisor:

[matemáticas] m + n = 29 [/ matemáticas]

Reorganizar:

[matemáticas] m = 29 – n [/ matemáticas]


Volvamos a esto en nuestra ecuación para [matemáticas] x [/ matemáticas]:

[matemáticas] x = 2 + 3 (29 – n) [/ matemáticas]

En expansión:

[matemáticas] x = 2 + 87 – 3n [/ matemáticas]

Simplificando:

[matemáticas] x = 89 – 3n [/ matemáticas]


Nuestras ecuaciones para soluciones de [matemáticas] x [/ matemáticas] y [matemáticas] y [/ matemáticas] son ​​[matemáticas] x = 89 – 3n [/ matemáticas] y [matemáticas] y = 7 + 11n [/ matemáticas]. Entonces, el conjunto de todos los pares ordenados posibles [math] (x, y) [/ math] es el siguiente:

[matemáticas] S = \ {(89 – 3n, 7 + 11n) \ mid n \ in \ mathbb {Z} \} [/ math]


Por el bien de la pregunta, limitemos esto a pares enteros positivos. Esto significa que las siguientes condiciones deben ser ciertas:

[matemáticas] 89 – 3n> 0 [/ matemáticas]

[matemáticas] 7 + 11n> 0 [/ matemáticas]

Trabajando con la primera condición:

[matemáticas] 89> 3n [/ matemáticas]

[matemáticas] n <\ frac {89} {3} [/ matemáticas]

Como [math] n [/ math] es un número entero:

[matemáticas] n \ leq 29 [/ matemáticas]

Ahora trabajando con la segunda condición:

[matemáticas] 11n> -7 [/ matemáticas]

[matemáticas] n> – \ frac {7} {11} [/ matemáticas]

Como [math] n [/ math] es un número entero:

[matemáticas] n \ geq 0 [/ matemáticas]

Así que finalmente:

[matemáticas] 0 \ leq n \ leq 29 [/ matemáticas]

Esto le da a [math] 30 [/ math] soluciones enteras para [math] n [/ math].

Esto significa que hay [matemáticas] 30 [/ matemáticas] soluciones enteras positivas de [matemáticas] x [/ matemáticas].