בעל חנות מוכר כרטיסי הגרלה. ביום ה-n מתחילת המבצע (n מספר טבעי), סך ההכנסות שנצברו מתחילת המבצע ועד סוף אותו יום, במטבע אגורות, שווה בדיוק ל-10ⁿ−1 (המספר המורכב מ-n הספרות 9: עבור n=1 מתקבל 9, עבור n=2 מתקבל 99, עבור n=3 מתקבל 999, וכן הלאה). בעל החנות טוען שניתן תמיד לחלק סכום זה בדיוק לחבילות שוות בנות 9 אגורות כל אחת, ללא שום שארית.
הציגו פתרון
- נציב n=1: 10¹−1=10−1=9.
- 9 מחלק את 9 (המנה 1), ולכן בסיס האינדוקציה מתקיים.
תשובה: עבור n=1: 10¹−1=9, ו-9 מחלק את 9.
הציגו פתרון
- הנחת האינדוקציה: מניחים כי הטענה נכונה עבור n=k, כלומר קיים מספר שלם m כך ש-10ᵏ−1=9m.
- המטרה בצעד האינדוקציה: להראות שמתוך ההנחה הזו נובע בהכרח כי גם 9 מחלק את 10 בחזקת (k+1) פחות 1, כלומר שהטענה נכונה גם עבור n=k+1.
תשובה: הנחה: קיים מספר שלם m כך ש-10ᵏ−1=9m. יש להראות: 9 מחלק את 10 בחזקת (k+1) פחות 1.
הציגו פתרון
- נפתח את הביטוי: 10 בחזקת (k+1) פחות 1 = 10·10ᵏ − 1.
- נוסיף ונחסר 10 כדי לחשוף את הביטוי מהנחת האינדוקציה: 10·10ᵏ−1 = 10·(10ᵏ−1) + 10 − 1 = 10·(10ᵏ−1) + 9.
- נציב את הנחת האינדוקציה 10ᵏ−1=9m: 10·9m + 9 = 90m+9 = 9(10m+1).
- הביטוי 9(10m+1) הוא כפולה של 9 (כי 10m+1 הוא מספר שלם), ולכן 9 מחלק את 10 בחזקת (k+1) פחות 1, וזה משלים את צעד האינדוקציה.
- לפי עקרון האינדוקציה המתמטית, מתקיים כי 9 מחלק את 10ⁿ−1 לכל n טבעי.
תשובה: 10 בחזקת (k+1) פחות 1 = 9(10m+1), ולכן 9 מחלק אותו.
הציגו פתרון
- נחשב את סך ההכנסות: 10⁴−1=10000−1=9999 אגורות.
- לפי ההוכחה, 9 מחלק את 9999 בהכרח.
- מספר החבילות הנדרש: 9999/9=1111.
תשובה: 9999 אגורות, 1111 חבילות.
חלוקת הנקודות בין הסעיפים היא הערכה פנימית של MathHero — בשאלון הרשמי הניקוד ניתן לשאלה כולה.