Kangourou des mathématiques — Sujet C (catégorie Cadet) · 2023

Les listes d'entiers consécutifs de somme 54

3ème3ème – 4èmeArithmétique

Énoncé

Combien de listes de plusieurs (au moins deux) entiers naturels consécutifs ont pour somme 54 ?

Solution

Une liste de k≥2k \geq 2 entiers consécutifs commençant à a≥0a \geq 0 a pour somme

a+(a+1)+⋯+(a+k−1)=ka+k(k−1)2.a + (a+1) + \dots + (a+k-1) = ka + \frac{k(k-1)}{2}.

On cherche ka+k(k−1)2=54ka + \dfrac{k(k-1)}{2} = 54, soit, en multipliant par 2 :

k(2a+k−1)=108.k(2a + k - 1) = 108.

Pour chaque diviseur k≥2k \geq 2 de 108, on calcule 2a+k−1=108/k2a + k - 1 = 108/k, puis on vérifie que a=108/k−k+12a = \dfrac{108/k - k + 1}{2} est un entier naturel (≥0\geq 0).

- k=3k=3 : 108/3=36108/3=36, donc a=(36−3+1)/2=17≥0a = (36-3+1)/2 = 17 \geq 0. Liste : 17+18+19=5417+18+19=54. ✓
- k=4k=4 : 108/4=27108/4=27, donc a=(27−4+1)/2=12a=(27-4+1)/2=12. Liste : 12+13+14+15=5412+13+14+15=54. ✓
- k=9k=9 : 108/9=12108/9=12, donc a=(12−9+1)/2=2a=(12-9+1)/2=2. Liste : 2+3+⋯+10=542+3+\dots+10=54. ✓
- Tous les autres diviseurs de 108 (2, 6, 12, 18, 27, 36, 54, 108...) donnent soit un aa non entier, soit un aa négatif.

Il y a donc exactement 3 listes.