Имеется натуральное 1001-значное число A. Где 1001-значное число Z — то же число A, записанное от конца к началу (например, для четырёхзначных чисел это могли быть 7432 и 2347). Известно, что A > Z. При каком A частное будет наименьшим (но строго больше 1)?
I способ. Пусть Поскольку среди цифр есть хотя бы одна недевятка. Значит,
Покажем, что Отсюда будет следовать, что
эта оценка достигается при что и даёт ответ. Имеем
где и при Заметим, что Пусть j — наибольший индекс, при котором Тогда
что и требовалось.
II способ. Ясно, что можно минимизировать (положительное) число
Пронумеруем цифры в A слева направо Пусть k — наименьший номер, для которого (тогда и ибо Рассмотрим произвольный оптимальный пример. Заменим первые и последние цифр на девятки. не изменится, Z не уменьшится, то есть наша дробь не увеличится. По этой же причине можно заменить на 9. Заменим на 9, а на 8. При этом не увеличится, а Z не уменьшится.
Заменим все цифры на нули, а на девятки. Тогда не увеличится, а Z если и уменьшится, то на меньшую величину (это произойдёт только тогда, когда вторая половина и так была девятками!). Поскольку в оптимальном примере (в первом просто меньше цифр), то, ясно, не возрастёт. Итак, можно считать, что A имеет вид
В этом случае
Это выражение достигает минимума при и при этом же k достигается максимум значения рассматриваемых Z. Значит, это и есть ответ.
Ответ: при A, запись которого (слева направо) такая: 501 девятка, восьмёрка, 499 девяток.