2003 AIME I 第 13 题
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13.
设 为不超过 的正整数中,其 进制表示里 的个数多于 的个数的整数个数。求 除以 的余数。
Let be the number of positive integers that are less than or equal to and whose base- representation has more ’s than ’s. Find the remainder when is divided by
小提示:
每个这样的整数最多有 个二进制位;对有 个二进制位的数,按数字 的个数用帕斯卡三角形第 行计数。
Every such integer has at most binary digits; for -digit numbers, count by the number of ’s using row of Pascal’s triangle
大提示:
由对称性,第 到第 行贡献 个数;再去掉从 到 中符合条件的整数。
Rows through contribute numbers by symmetry; then discard the qualifying integers from to
解答:
因为 ,所考虑的每个整数最多有 个二进制位。一个有 个二进制位的数以 开头;若再选 个 ,选择范围是余下的 位,便可得到 个含有 个一的数。数字 的个数多于数字 的个数,恰好发生在 时。因此,所有不超过 的数的计数就是帕斯卡三角形第 到第 行中,中间项及其右侧各项之和。
这些行的总和为 ,中间项之和为 ,所以由对称性,计数为 。
这 个从 到 的整数都大于 ,因此每个都有前缀 并且至少还多一个 ,所以在十一位中至少有六个 ,这 个全都被计入。因此 ,除以 的余数为 。
Since every integer in question has at most binary digits. A -digit binary number starts with and choosing more ’s among the remaining digits gives numbers with ones; the ’s outnumber the ’s exactly when So the count over all numbers up to is the total of the entries on or to the right of the center of rows through of Pascal’s triangle.
Those rows sum to and the central entries sum to so by symmetry the count is
The integers from to all exceed so each has the prefix plus at least one more hence at least six ’s among eleven digits — all were counted. Therefore whose remainder upon division by is
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