תורת המספרים

תורת המספרים היא ענף במתמטיקה העוסק בתכונות של מספרים שלמים. נושאים כוללים מספרים ראשוניים, חלוקה, קונגרואנציות (חשבון מודולרי), משוואות דיופנטיות ופונקציות של מספרים שלמים. שאלות דורשות לעיתים קרובות חשיבה אנליטית ויצירתית על מספרים.

מספרים ראשוניים משפט השאריות הסיני חשבון השאריות המחלק המשותף המקסימלי והכפולה המשותפת המינימלית מספרים משולשיים חלוקה

• שאלה

  בכמה דרכים שונות ניתן לבחור 6 ספרות a,b,c,d,e,f שכולן שונות מ-0 (ולא בהכרח שונות זו
  מזו), כך שהמספר השש-ספרתי `ab00cd` יתחלק במספר השש-ספרתי `cd00ef`?
  נושאים:

  תורת המספרים -> חשבון השאריות -> סימני חלוקה קומבינטוריקה -> בדיקת מקרים -> תהליכים
  מקורות:
  • מבחני בחירה ל-IMO בישראל, תשפ"ה, שלב ב שאלה 5

• שאלה

  מספר N יקרא מוצלח אם הוא מקיים את שני התנאים הבאים:
  * N הוא מספר חיובי שלם שמתחלק ב-101,
  * ברישום של N מופיעות בדיוק שתי ספרות לא אפסיות.
  למשל המספר 2020 הוא מוצלח, ואילו המספר 12120 אינו מוצלח כי יש בו 4 ספרות לא אפסיות.
  מצאו את כמות המספרים המוצלחים שקטנים מ- `10^40`.
  נושאים:

  תורת המספרים -> חשבון השאריות -> סימני חלוקה קומבינטוריקה -> בדיקת מקרים -> תהליכים
  מקורות:
  • מבחני בחירה ל-IMO בישראל, תשפ"ה, שלב ב שאלה 7

• הבקר של ג'אדקינס

  היירם ב. ג'אדקינס, סוחר בקר מטקסס, היו לו חמש עדרי חיות, שהורכבו משוורים, חזירים וכבשים, עם אותו מספר חיות בכל עדר. בוקר אחד הוא מכר את כל מה שהיה לו לשמונה סוחרים. כל סוחר קנה את אותו מספר חיות, שילם שבעה עשר דולר עבור כל שור, ארבעה דולר עבור כל חזיר ושני דולר עבור כל כבש; והיירם קיבל בסך הכל שלוש מאות ואחד דולר. מהו המספר הגדול ביותר של חיות שיכל להיות לו? וכמה יהיו מכל סוג?
  נושאים:

  אריתמטיקה תורת המספרים -> חשבון השאריות -> סימני חלוקה אלגברה -> בעיות מילוליות תורת המספרים -> חלוקה
  מקורות:
  • שעשועונים במתמטיקה, הנרי ארנסט דודני שאלה 35

• ספרות וריבועים

  ניתן לראות בתרשים שסידרנו את תשע הספרות בריבוע כך שהמספר בשורה השנייה גדול פי שניים מהמספר בשורה הראשונה, והמספר בשורה התחתונה גדול פי שלושה מהמספר בשורה העליונה. ישנן שלוש דרכים נוספות לסדר את הספרות כך שיתקבל אותו פתרון. האם תוכלו למצוא אותן?
  נושאים:

  אריתמטיקה תורת המספרים -> חשבון השאריות -> סימני חלוקה קומבינטוריקה -> בדיקת מקרים -> תהליכים
  מקורות:
  • שעשועונים במתמטיקה, הנרי ארנסט דודני שאלה 77

• מספרי המוניות

  שוטר לונדוני ראה לילה אחד שתי מוניות נוסעות לכיוונים מנוגדים בנסיבות חשודות. השוטר הזה היה אדם זהיר ופקחי במיוחד, והוא הוציא את פנקס הכיס שלו כדי לרשום את מספרי המוניות, אך גילה שהוא איבד את העיפרון שלו. למרבה המזל, עם זאת, הוא מצא חתיכת גיר קטנה, שבעזרתה סימן את שני המספרים על שער הכניסה למזח סמוך. כשחזר לאותו מקום במשמרת שלו, הוא עמד והסתכל שוב על המספרים, והבחין בתכונה המוזרה הזו, שכל תשע הספרות (ללא אפס) היו בשימוש וששום ספרה לא חזרה על עצמה, אבל אם הוא יכפיל את שני המספרים זה בזה, הם ייצרו שוב את תשע הספרות, כולן פעם אחת, ורק פעם אחת. כאשר אחד הפקידים הגיע למזח בשעות הבוקר המוקדמות, הוא הבחין בסימני הגיר ומחק אותם בזהירות. מכיוון שהשוטר לא הצליח להיזכר בהם, התייעצו עם מתמטיקאים מסוימים לגבי קיומה של שיטה ידועה לגילוי כל זוגות המספרים בעלי התכונה המוזרה שהשוטר הבחין בה; אך הם לא הכירו שיטה כזו. עם זאת, החקירה הייתה מעניינת, והשאלה הבאה מתוך רבות הוצעה: אילו שני מספרים, המכילים יחד את כל תשע הספרות, יניבו, כאשר יוכפלו זה בזה, מספר אחר (הגבוה ביותר האפשרי) המכיל גם הוא את כל תשע הספרות? האפס אינו מותר בשום מקום.

  נושאים:

  אריתמטיקה קומבינטוריקה תורת המספרים -> חשבון השאריות -> סימני חלוקה
  מקורות:
  • שעשועונים במתמטיקה, הנרי ארנסט דודני שאלה 85

• חידת המאה

  האם תוכלו לכתוב `100` בצורה של מספר מעורב, תוך שימוש בכל תשע הספרות פעם אחת בלבד? המתמטיקאי הצרפתי המכובד, אדוארד לוקאס, מצא שבע דרכים שונות לעשות זאת, והביע את ספקותיו לגבי קיומן של דרכים אחרות. למעשה יש בדיוק אחת-עשרה דרכים ולא יותר. הנה אחת מהן, `91 5742/638`. בתשע מהדרכים האחרות יש באופן דומה שתי ספרות בחלק השלם של המספר, אך לביטוי האחד-עשר יש רק ספרה אחת שם. האם הקורא יכול למצוא את הצורה האחרונה הזו?

  נושאים:

  תורת המספרים -> חשבון השאריות -> סימני חלוקה לוגיקה -> הגיון אריתמטיקה -> שברים קומבינטוריקה -> בדיקת מקרים -> תהליכים
  מקורות:
  • שעשועונים במתמטיקה, הנרי ארנסט דודני שאלה 90

• כפל פשוט

  אם נמספר שישה כרטיסים `1, 2, 4, 5, 7`, ו-`8`, ונניח אותם על השולחן בסדר הזה:—

  `1\ \ \ 4\ \ \ 2\ \ \ 8\ \ \ 5\ \ \ 7`

  אנו יכולים להדגים שכדי להכפיל ב-`3` כל מה שצריך זה להעביר את ה-`1` לקצה השני של השורה, וזהו. התשובה היא `428571`. האם תוכלו למצוא מספר שכאשר מכפילים אותו ב-`3` ומחלקים ב-`2`, התשובה תהיה זהה כאילו הסרנו את הכרטיס הראשון (שבמקרה הזה צריך להיות `3`) מתחילת השורה לסופה?

  נושאים:

  אריתמטיקה תורת המספרים -> חשבון השאריות -> סימני חלוקה תורת המספרים -> חלוקה
  מקורות:
  • שעשועונים במתמטיקה, הנרי ארנסט דודני שאלה 126

• חידת לוח שנה

  אם סוף העולם יגיע ביום הראשון של מאה חדשה, האם תוכל לומר מה הסיכויים שזה יקרה ביום ראשון?
  נושאים:

  תורת המספרים -> חשבון השאריות -> סימני חלוקה
  מקורות:
  • שעשועונים במתמטיקה, הנרי ארנסט דודני שאלה 416

• שאלה

  כל המספרים הזוגיים מ-`12` עד `34 ` רשומים על הלוח ללא רווחים. כתוצאה התקבל המספר

  `121416182022242628303234`

  האם המספר הזה מתחלק ב-`24`?

  הצגת רמז

  התחברו כאן לאתר על מנת לקבל את הרמז
  נושאים:

  אריתמטיקה תורת המספרים -> חשבון השאריות -> סימני חלוקה -> סימני חלוקה ב-2, 4 ו-8 תורת המספרים -> חשבון השאריות -> סימני חלוקה -> סימני חלוקה ב-3 וב-9
  מקורות:
  • אתר האינטרנט problems.ru

• שאלה

  על הלוח רשום מספר `100`. מצאו ספרה שמקיימת את התנאי הבא:

  אם נוסיף אותה לרישום של המספר הכתוב על הלוח פעם אחת משמאל ופעם אחת מימין, נקבל מספר שמתחלק ב-`12`.

  הצגת רמז

  התחברו כאן לאתר על מנת לקבל את הרמז
  נושאים:

  אריתמטיקה תורת המספרים -> חשבון השאריות -> סימני חלוקה -> סימני חלוקה ב-2, 4 ו-8 תורת המספרים -> חשבון השאריות -> סימני חלוקה -> סימני חלוקה ב-3 וב-9 תורת המספרים -> מספרים ראשוניים -> פרוק לגורמים ראשוניים
  מקורות:
  • אתר האינטרנט problems.ru