Processing math: 100%

М1821. О неравенстве с дробной частью числа

Задача из журнала «Квант» (2002 год, 3 выпуск)

Условие

Докажите,что для каждого натурального n выполняется неравенство
|{n1}{n2}+{n3}(1)n{nn}|<2n

({a} — дробная часть числа a).

Неравенство верно для n=1 или 2, поэтому пусть n3. Рассмотрим число k=[2n]+1 и оценим по отдельности величины Ak={n1}{n2}+{n3}(1)k1{nk1}
и Bk={nk}{nk+1}++(1)nk{nn}.
Очевидно, A{n1}+{n3}+,
где всего [k2] слагаемых, причем первое из них равно 0. Далее, A{n2}{n4},
где слагаемых [k1n] штук. Для любого натурального m<k имеем {nm}m1mk2k1,
поэтому |A|[k12]k2k1k22.
Поскольку дробная часть — это разность самого числа и его целой части, то B=CD,
где C=nknk+1++(1)nknn
и D=[nk][nk+1]++(1)nk[nn].
Так как 0(nknk+1)+(nk+2nk+3)+=C=
=nk(nk+1nk+2)nk,
то 0Cnk. Аналогично, 0D[nk]nk. Следовательно, |B|=|CD|nk
и, наконец, |{n1}{n2}+{n3}(1)n{nn}|=
=|A(1)kB|k22+nk<2n12+n2<2n.

В.Барзов, А.Спивак