2003 AIME I 第 14 题
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14.
分数 中, 和 是互质正整数且 ;它的十进制表示中依次连续出现数字 、 和 。求满足条件的最小 。
The decimal representation of where and are relatively prime positive integers and contains the digits and consecutively, and in that order. Find the smallest value of for which this is possible.
小提示:
说明只需让 紧跟在小数点后出现,因此 。
Show it suffices for to appear immediately after the decimal point, so
大提示:
利用相邻分数 :每对相邻分数的交叉差都是 ,这可给出夹在它们之间的分数的分母下界。
Use the neighboring fractions each adjacent pair has cross-difference which bounds the denominators between them
解答:
只需考虑让 紧接在小数点后出现。事实上,若 ,其中 是长度为 的数字块,那么 是介于 与 之间的分数,约分后的分母不超过 。所以要寻找最小的 ,使某个 满足 即
分数 位于这个区间内,因为 还需证明更小的分母都不可能。使用如下基本事实:若 ,且 ,那么 因为括号中的两个量都是正整数。
现在 ,且 。因此,严格介于 与 之间的每个分数,其分母至少为 ;严格介于 与 之间的每个分数,其分母至少为 。目标区间包含在 内,并包含 ,所以其中没有分母小于 的分数。
最小可能的 是 。
It suffices to make appear immediately after the decimal point: if with a block of digits, then is a fraction between and whose reduced denominator is at most So we need the smallest admitting an with that is
The fraction lies in this interval because It remains to prove that no smaller denominator works. We use the following elementary fact: if and then because both parenthesized quantities are positive integers.
Now and Therefore every fraction strictly between and has denominator at least while every fraction strictly between and has denominator at least Since our target interval lies inside and contains no fraction in it has denominator below
The smallest possible value of is
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