Mathematics · Libro 1 · Grades 1–9

Matemáticas de primaria y secundaria

Matemáticas de primaria y secundaria · Grades 1–9

64Aritmética: divisores y números primos

La aritmética estudia los números enteros y cómo se dividen unos a otros. Sus personajes centrales son los números primos, los ladrillos con los que todo número entero se monta por multiplicación. El capítulo termina con el máximo común divisor, la herramienta adecuada para simplificar fracciones de una vez por todas. Esta historia continúa, mucho más lejos, en el volumen de secundaria superior y más allá.

64.1 Divisores y múltiplos

Definición 64.1 (Divisor, múltiplo)

Sean aa y bb números enteros positivos. Se dice que bb divide a aa (o que bb es un divisor de aa, o que aa es múltiplo de bb) cuando a=b×ka = b \times k para algún número entero kk — es decir, cuando la división de aa entre bb da resto 00.

Ejemplo 64.2

Los divisores de 2424 son 1,2,3,4,6,8,12,241, 2, 3, 4, 6, 8, 12, 24 — van por parejas cuyo producto es 2424: (1,24)(1,24), (2,12)(2,12), (3,8)(3,8), (4,6)(4,6). Los múltiplos de 77 son 7,14,21,28,7, 14, 21, 28, \dots

Proposición 64.3 (Criterios de divisibilidad)

Un número entero es divisible:

  • entre 22 cuando su última cifra es par (0,2,4,6,80, 2, 4, 6, 8);
  • entre 55 cuando su última cifra es 00 o 55;
  • entre 1010 cuando su última cifra es 00;
  • entre 33 (resp. 99) cuando la suma de sus cifras es divisible entre 33 (resp. 99);
  • entre 44 cuando sus dos últimas cifras forman un número divisible entre 44.

Demostración. Admitido a este nivel.

Ejemplo 64.4

72157\,215 termina en 55: divisible entre 55. Su suma de cifras es 7+2+1+5=157 + 2 + 1 + 5 = 15, divisible entre 33 pero no entre 99: así que 72157\,215 es divisible entre 33, no entre 99. En efecto, 7215=3×5×4817\,215 = 3 \times 5 \times 481.

64.2 Los números primos

Definición 64.5 (Número primo)

Un número primo es un número entero 2\geq 2 cuyos únicos divisores son 11 y él mismo. Los primos menores que 3030 son

2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29.2,\ 3,\ 5,\ 7,\ 11,\ 13,\ 17,\ 19,\ 23,\ 29 .

El número 11 no es primo (por convenio), y un número entero 2\geq 2 que no es primo se llama compuesto.

Teorema 64.6 (Descomposición en factores primos)

Todo número entero 2\geq 2 es producto de números primos, y esa descomposición es única salvo el orden de los factores.

Demostración. Admitido a este nivel.

Método 64.7 (Descomponer un número entero)

Divide por el primo más pequeño posible, una y otra vez, hasta llegar a 11:

  1. prueba con 22 mientras el número sea par;
  2. después prueba con 33, después con 55, después con 77, … (solo primos);
  3. para cuando el cociente sea 11; reúne los factores con sus exponentes.

Basta con probar los primos pp cuyo p2p^2 no pase del número actual: si ninguno lo divide, el número mismo es primo.

Ejemplo 64.8

Descompón 360360, división a división:

360=2×180,180=2×90,90=2×45,45=3×15,15=3×5,360 = 2 \times 180, \quad 180 = 2 \times 90, \quad 90 = 2 \times 45, \quad 45 = 3 \times 15, \quad 15 = 3 \times 5,

así que

360=2×2×2×3×3×5=23×32×5.360 = 2 \times 2 \times 2 \times 3 \times 3 \times 5 = 2^3 \times 3^2 \times 5 .
El árbol de factores de 360: cada paso separa el factor primo más pequeño (en rojo). Leyendo las hojas rojas y el 5 final: 360 = 23 × 32 × 5.
El árbol de factores de 360360: cada paso separa el factor primo más pequeño (en rojo). Leyendo las hojas rojas y el 55 final: 360=23×32×5360 = 2^3 \times 3^2 \times 5.

Teorema 64.9 (Euclides)

Hay infinitos números primos.

Demostración. Supón que solo hubiera una cantidad finita, digamos p1,p2,,pkp_1, p_2, \dots, p_k, y considera

N=p1×p2××pk+1.N = p_1 \times p_2 \times \dots \times p_k + 1 .

Al dividir NN entre cualquier pip_i queda resto 11, así que ningún pip_i divide a NN. Pero N2N \geq 2 tiene al menos un divisor primo (Teorema 64.6) — un primo que no está en nuestra lista. Contradicción: ninguna lista finita puede contener todos los primos.

64.3 El máximo común divisor

Definición 64.10 (MCD)

El máximo común divisor de dos números enteros positivos aa y bb, escrito gcd(a,b)\gcd(a, b), es el mayor número entero que divide a los dos. Cuando gcd(a,b)=1\gcd(a, b) = 1, los enteros se llaman primos entre sí: no comparten ningún divisor salvo 11.

Ejemplo 64.11

Divisores de 1818: 1,2,3,6,9,181, 2, 3, 6, 9, 18. Divisores de 2424: 1,2,3,4,6,8,12,241, 2, 3, 4, 6, 8, 12, 24. Divisores comunes: 1,2,3,61, 2, 3, 6; así que gcd(18,24)=6\gcd(18, 24) = 6. Los enteros 1515 y 2828 son primos entre sí.

Proposición 64.12 (El MCD a partir de las descomposiciones)

El MCD de dos números enteros es el producto de los primos que aparecen en las dos descomposiciones, cada uno tomado con el menor de sus dos exponentes.

Demostración. Admitido a este nivel.

Ejemplo 64.13

360=23×32×5360 = 2^3 \times 3^2 \times 5 y 84=22×3×784 = 2^2 \times 3 \times 7. Primos comunes: 22 (exponentes 33 y 22: se queda 22) y 33 (exponentes 22 y 11: se queda 11). Así que

gcd(360,84)=22×3=12.\gcd(360, 84) = 2^2 \times 3 = 12 .

Teorema 64.14 (Algoritmo de Euclides)

Si a=bq+ra = bq + r es la división de aa entre bb con resto rr, entonces

gcd(a,b)=gcd(b,r).\gcd(a, b) = \gcd(b, r).

Repitiendo divisiones hasta que el resto sea 00, el MCD de aa y bb es el último resto no nulo.

Demostración. De a=bq+ra = bq + r: todo número entero que divida a bb y a rr divide a bq+r=abq + r = a; y de r=abqr = a - bq: todo número entero que divida a aa y a bb divide a rr. Así que las parejas (a,b)(a, b) y (b,r)(b, r) tienen exactamente los mismos divisores comunes — en particular el mismo mayor. Como los restos decrecen estrictamente, el algoritmo termina, y gcd(x,0)=x\gcd(x, 0) = x da el último resto no nulo.

Ejemplo 64.15

Calcula gcd(1071,462)\gcd(1071, 462):

1071=462×2+147,462=147×3+21,147=21×7+0.\begin{align*} 1071 &= 462 \times 2 + 147, \\ 462 &= 147 \times 3 + 21, \\ 147 &= 21 \times 7 + 0 . \end{align*}

El último resto no nulo es 2121: gcd(1071,462)=21\gcd(1071, 462) = 21.

Método 64.16 (Simplificar del todo una fracción)

Para escribir ab\dfrac ab en su forma irreducible:

  1. calcula d=gcd(a,b)d = \gcd(a, b), por ejemplo con el algoritmo de Euclides;
  2. divide numerador y denominador entre dd: ab=a÷db÷d\dfrac ab = \dfrac{a \div d}{b \div d};
  3. la fracción resultante es irreducible: su numerador y su denominador son primos entre sí.

Ejemplo 64.17

4621071=462÷211071÷21=2251\dfrac{462}{1071} = \dfrac{462 \div 21}{1071 \div 21} = \dfrac{22}{51}, y gcd(22,51)=1\gcd(22, 51) = 1: irreducible.

64.4 Ejercicios

Ejercicio 64.1

Enumera todos los divisores de 3636, de 4545 y de 1717.

Solución

Solución de Ejercicio 64.1.

Divisores de 3636: 1,2,3,4,6,9,12,18,361, 2, 3, 4, 6, 9, 12, 18, 36. Divisores de 4545: 1,3,5,9,15,451, 3, 5, 9, 15, 45. Divisores de 1717: solo 11 y 1717 (1717 es primo).

Ejercicio 64.2

Usando los criterios de divisibilidad, determina si 23462\,346 es divisible entre 22, entre 33, entre 44, entre 55 y entre 99.

Solución

Solución de Ejercicio 64.2.

23462\,346 termina en 66: divisible entre 22, no entre 55. Suma de cifras 2+3+4+6=152 + 3 + 4 + 6 = 15: divisible entre 33, no entre 99. Las dos últimas cifras son 4646, y 46=4×11+246 = 4 \times 11 + 2 no es divisible entre 44: 23462\,346 no es divisible entre 44.

Ejercicio 64.3

Da la descomposición en factores primos de 7272, 150150, 210210 y 121121.

Solución

Solución de Ejercicio 64.3.

72=23×3272 = 2^3 \times 3^2; 150=2×3×52150 = 2 \times 3 \times 5^2; 210=2×3×5×7210 = 2 \times 3 \times 5 \times 7; 121=112121 = 11^2.

Ejercicio 64.4

¿Es 101101 primo? ¿Y 9191? ¿Y 143143? Justifícalo con la regla de parada del Método 64.7.

Solución

Solución de Ejercicio 64.4.

101101: prueba con los primos pp tales que p2101p^2 \leq 101, es decir 2,3,5,72, 3, 5, 7. Ninguno divide a 101101 (es impar, suma de cifras 22, no termina en 0/50/5, 101=7×14+3101 = 7 \times 14 + 3): 101101 es primo.

91=7×1391 = 7 \times 13: no es primo.

143=11×13143 = 11 \times 13: no es primo.

Ejercicio 64.5

Calcula gcd(48,60)\gcd(48, 60) de dos maneras: enumerando los divisores comunes y a partir de las descomposiciones en factores primos.

Solución

Solución de Ejercicio 64.5.

Divisores comunes de 4848 y 6060: los divisores de 48 son 1,2,3,4,6,8,12,16,24,481, 2, 3, 4, 6, 8, 12, 16, 24, 48; los divisores de 6060 son 1,2,3,4,5,6,10,12,15,20,30,601, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 15, 20, 30, 60; los comunes son 1,2,3,4,6,121, 2, 3, 4, 6, 12, así que gcd(48,60)=12\gcd(48,60) = 12.

Por descomposición: 48=24×348 = 2^4 \times 3 y 60=22×3×560 = 2^2 \times 3 \times 5; primos comunes con los exponentes menores: 22×3=122^2 \times 3 = 12.

Ejercicio 64.6 ★★

Usa el algoritmo de Euclides para calcular gcd(255,154)\gcd(255, 154) y después gcd(1053,325)\gcd(1053, 325). Escribe todas las líneas de división.

Solución

Solución de Ejercicio 64.6.

gcd(255,154)\gcd(255, 154):

255=154×1+101,154=101×1+53,101=53×1+48,53=48×1+5,48=5×9+3,5=3×1+2,3=2×1+1,2=1×2+0.\begin{align*} 255 &= 154 \times 1 + 101, \\ 154 &= 101 \times 1 + 53, \\ 101 &= 53 \times 1 + 48, \\ 53 &= 48 \times 1 + 5, \\ 48 &= 5 \times 9 + 3, \\ 5 &= 3 \times 1 + 2, \\ 3 &= 2 \times 1 + 1, \\ 2 &= 1 \times 2 + 0 . \end{align*}

Último resto no nulo: gcd(255,154)=1\gcd(255, 154) = 1 (son primos entre sí).

gcd(1053,325)\gcd(1053, 325):

1053=325×3+78,325=78×4+13,78=13×6+0.\begin{align*} 1053 &= 325 \times 3 + 78, \\ 325 &= 78 \times 4 + 13, \\ 78 &= 13 \times 6 + 0 . \end{align*}

gcd(1053,325)=13\gcd(1053, 325) = 13.

Ejercicio 64.7 ★★

Haz irreducible la fracción 588504\dfrac{588}{504}. (Calcula el MCD por el método que prefieras y después divide.)

Solución

Solución de Ejercicio 64.7.

Algoritmo de Euclides: 588=504×1+84588 = 504 \times 1 + 84; 504=84×6+0504 = 84 \times 6 + 0: gcd(588,504)=84\gcd(588, 504) = 84. Entonces

588504=588÷84504÷84=76,\frac{588}{504} = \frac{588 \div 84}{504 \div 84} = \frac{7}{6},

que es irreducible.

Ejercicio 64.8 ★★

Una florista tiene 8484 rosas y 126126 tulipanes y quiere hacer ramos idénticos, usando todas las flores, con el mayor número posible de ramos. ¿Cuántos ramos puede hacer y qué lleva cada uno?

Solución

Solución de Ejercicio 64.8.

El número de ramos tiene que dividir a 8484 y a 126126; el mayor posible es gcd(84,126)\gcd(84, 126). Descomposiciones: 84=22×3×784 = 2^2 \times 3 \times 7, 126=2×32×7126 = 2 \times 3^2 \times 7, así que el MCD es 2×3×7=422 \times 3 \times 7 = 42. Puede hacer 4242 ramos, cada uno con 8442=2\frac{84}{42} = 2 rosas y 12642=3\frac{126}{42} = 3 tulipanes.

Ejercicio 64.9 ★★

Dos transbordadores salen del mismo muelle a las 8:00. Uno sale cada 2424 minutos y el otro cada 3636 minutos. ¿A qué hora vuelven a salir juntos? (Busca el menor múltiplo común de 2424 y 3636; las descomposiciones ayudan.)

Solución

Solución de Ejercicio 64.9.

Hace falta el mínimo común múltiplo. 24=23×324 = 2^3 \times 3 y 36=22×3236 = 2^2 \times 3^2; tomando cada primo con el mayor exponente: lcm=23×32=72\lcm = 2^3 \times 3^2 = 72. Los transbordadores vuelven a salir juntos 7272 minutos después de las 8:00, a las 9:12.

Ejercicio 64.10 ★★★

Sea nn un número entero positivo.

  1. demuestra que gcd(n,n+1)=1\gcd(n, n+1) = 1 (dos enteros consecutivos siempre son primos entre sí);
  2. deduce que la fracción nn+1\dfrac{n}{n+1} es siempre irreducible.
Solución

Solución de Ejercicio 64.10.

1. Todo divisor común dd de nn y n+1n+1 divide también a su diferencia (n+1)n=1(n+1) - n = 1, luego d=1d = 1: gcd(n,n+1)=1\gcd(n, n+1) = 1.

2. Una fracción es irreducible exactamente cuando su numerador y su denominador son primos entre sí, que es el caso de nn y n+1n + 1 por el apartado 1.

64.5 Problema: Jarras de agua, cigarras y cien taquillas

Problema 64.1

Problema de fin de semana — el MCD decide qué cantidades pueden medir dos jarras; los primos protegen a las cigarras; y las taquillas que quedan abiertas son los cuadrados perfectos

Tres acertijos que parecen adivinanzas y son en realidad aritmética: medir agua con jarras sin marcas (el MCD disfrazado), ciclos de vida de insectos que evolucionaron hasta números primos y un famoso pasillo de cien taquillas cuyo estado final se decide contando divisores. Todo funciona con la maquinaria de este capítulo: la divisibilidad, la descomposición en factores primos (Teorema 64.6) y el algoritmo de Euclides (Teorema 64.14).

Parte I — Las jarras de agua. Estás en una fuente con dos jarras sin marcas, de 55 L y 33 L. Movimientos permitidos: llenar una jarra hasta el borde, vaciar una jarra del todo, verter una jarra en la otra hasta que la de origen quede vacía o la de destino esté llena.

  1. mide exactamente 11 L (describe tu sucesión de movimientos y el contenido de las dos jarras después de cada uno);
  2. mide exactamente 44 L — el acertijo de una famosa película de acción (se puede hacer en seis movimientos);
  3. ¿qué números enteros de litros de 11 a 88 puedes exhibir (en una jarra o repartidos entre las dos)? Completa la lista reutilizando tus sucesiones;
  4. jarras nuevas: 66 L y 44 L. Intenta medir 11 L — y después explica por qué no hay nada que hacer: comprueba que cada uno de los tres movimientos permitidos mantiene el contenido de cada jarra como múltiplo de 22, así que toda cantidad alcanzable es par;
  5. el argumento de la pregunta 4 vale en general: con jarras de aa y bb litros, toda cantidad alcanzable es múltiplo de gcd(a,b)\gcd(a, b). Calcula gcd(6,4)\gcd(6, 4) y gcd(5,3)\gcd(5, 3) y di qué predice la ley para cada pareja de jarras.

Parte II — Euclides en la fuente.

  1. calcula con el algoritmo de Euclides: gcd(91,65)\gcd(91, 65) y gcd(2026,46)\gcd(2\,026, 46);
  2. explica, con tus palabras, por qué las cantidades que aparecen en las jarras son los restos de Euclides disfrazados: con jarras de 1313 L y 55 L, llena una y otra vez la jarra pequeña y viértela en la grande (vaciando la grande cada vez que se llene). ¿Qué cantidades nuevas aparecen primero? Y compáralas con los restos del algoritmo de Euclides para (13,5)(13, 5);
  3. deduce la respuesta del campeón: con jarras de 1313 y 55 litros, ¿puedes medir exactamente 11 L? Justifícalo en una línea con la pregunta 5 y gcd(13,5)\gcd(13, 5);
  4. una demostración rápida de coprimalidad al estilo del Ejercicio 64.10: demuestra que gcd(n,2n+1)=1\gcd(n, 2n + 1) = 1 para todo número entero positivo nn (¿a qué tiene que dividir un divisor común de nn y 2n+12n + 1?);
  5. dos autobuses salen juntos de la terminal a las 7:00; uno sale cada 1212 minutos y el otro cada 1818. Enumera las próximas horas de salida de cada uno y halla el primer momento en que vuelven a salir juntos. Comprueba en este ejemplo la bonita ley: (primer múltiplo común) ×\times gcd\gcd == producto de los dos números — y pruébala otra vez con 55 y 33.

Parte III — Cigarras, divisores y taquillas.

  1. ciertas cigarras norteamericanas emergen solo cada 1717 años; supón que la población de un depredador alcanza su máximo cada 44 años. Si las dos cosas ocurren este año, ¿dentro de cuántos años volverá a coincidir una emergencia con un máximo? La misma pregunta si el ciclo de las cigarras fuera de 1616 años: ¿cada cuánto serían masacradas entonces? Explica en una frase por qué la evolución empujó el ciclo hacia una duración prima;
  2. usando la descomposición 360=23×32×5360 = 2^3 \times 3^2 \times 5, cuenta los divisores de 360360 sin enumerarlos: un divisor elige un exponente para 22 (cuatro opciones: 0,1,2,30, 1, 2, 3), otro para 33 y otro para 55. ¿Cuántos divisores hay en total?;
  3. demuestra que en la descomposición de un cuadrado perfecto n=m2n = m^2 todo primo lleva un exponente par. Deduce, sin calcular ninguna raíz cuadrada, que 360360 no es un cuadrado perfecto;
  4. empareja cada divisor dd de nn con su compañero nd\frac{n}{d} (para n=36n = 36: 1361 \leftrightarrow 36, 2182 \leftrightarrow 18, 3123 \leftrightarrow 12, 494 \leftrightarrow 9, 666 \leftrightarrow 6). ¿Cuándo es un divisor su propio compañero? Deduce el criterio: nn tiene un número impar de divisores exactamente cuando nn es un cuadrado perfecto. Compruébalo con 3636 y con 360360;
  5. las cien taquillas. Las taquillas 11 a 100100 empiezan cerradas. El alumno 11 cambia el estado de todas las taquillas; el alumno 22 cambia el de las taquillas 2,4,6,2, 4, 6, \dots; el alumno kk cambia el de los múltiplos de kk; y así hasta el alumno 100100. Explica qué alumnos tocan la taquilla nn, cuántas veces se le cambia el estado y — usando la pregunta 14 — exactamente qué taquillas acaban abiertas. ¿Cuántas quedan abiertas?
Solución

Solución de Problema 64.1.

1. Llena la de 33 y viértela en la de 55 (contenidos 0/330/3 \to 3 en la grande). Vuelve a llenar la de 33 y viértela en la de 55 hasta que esté llena: la jarra grande solo admite 22 más, y quedan

32=1 L en la jarra pequen˜a.3 - 2 = 1 \text{ L en la jarra pequeña.}

Movimientos: llena 33; vierte 353 \to 5; llena 33; vierte 353 \to 5.

2. Llena la de 55; viértela en la de 33 (quedan 22 en la grande); vacía la de 33; vierte los 22 en la de 33; llena la de 55; viértela en la de 33 hasta llenarla — admite 11, y quedan 4\mathbf{4} L en la jarra grande. Seis movimientos.

3. Todas: 11 (pregunta 1), 22 (tras dos movimientos de la pregunta 2), 33 y 55 (con un solo llenado), 44 (pregunta 2), 6=3+36 = 3 + 3 (la jarra pequeña llena más 33 vertidos en la grande), 7=5+27 = 5 + 2, 8=5+38 = 5 + 3 (las dos llenas). Toda cantidad entera de 11 a 88 L se puede medir con la de 55 y la de 33.

4. Al principio las dos jarras contienen 00, múltiplo de 22. Llenar pone un contenido a 66 o a 44: par. Vaciar lo pone a 00: par. Verter mueve algo de agua entre jarras cuyos contenidos eran pares, y la cantidad vertida es diferencia de números pares (el hueco libre o la cantidad disponible): todos los contenidos siguen siendo pares para siempre. Un objetivo impar como 11 L es inalcanzable.

5. gcd(6,4)=2\gcd(6, 4) = 2: solo cantidades pares — lo confirma la pregunta 4. gcd(5,3)=1\gcd(5, 3) = 1: la ley permite toda cantidad entera, y la pregunta 3 las realizó todas. El MCD es exactamente la unidad de medida de las jarras.

6. 91=1×65+2691 = 1 \times 65 + 26; 65=2×26+1365 = 2 \times 26 + 13; 26=2×13+026 = 2 \times 13 + 0: gcd(91,65)=13\gcd(91, 65) = 13. Y 2026=44×46+22\,026 = 44 \times 46 + 2; 46=23×2+046 = 23 \times 2 + 0: gcd(2026,46)=2\gcd(2\,026, 46) = 2.

7. Vertiendo la de 55 en la de 1313 una y otra vez: tras dos llenados la jarra grande contiene 1010; en el tercer llenado solo caben 33, y quedan 53=25 - 3 = 2 en la jarra pequeña — el resto de 1313 entre 55 era 33, y las cantidades 33 (el hueco) y 22 (lo sobrante) son exactamente los números de Euclides (13=2×5+313 = 2 \times 5 + 3, 5=1×3+25 = 1 \times 3 + 2). Siguiendo, aparece 32=13 - 2 = 1: el resto siguiente del algoritmo. La fuente ejecuta con agua las divisiones de Euclides.

8. gcd(13,5)=1\gcd(13, 5) = 1, así que la ley de la pregunta 5 permite toda cantidad entera — y la cascada de la pregunta 7 produjo de hecho 11 L. Sí.

9. Un divisor común de nn y 2n+12n + 1 divide a 2n+12×n=12n + 1 - 2 \times n = 1: tiene que ser 11. Por tanto gcd(n,2n+1)=1\gcd(n, 2n+1) = 1 siempre.

10. Autobús A: 7:12, 7:24, 7:36, 7:48, 8:00 …; autobús B: 7:18, 7:36, 7:54 … Primera salida común: 7:36, al cabo de 3636 minutos — el primer múltiplo común de 1212 y 1818. Ley: 36×gcd(12,18)=36×6=216=12×1836 \times \gcd(12, 18) = 36 \times 6 = 216 = 12 \times 18. Para 55 y 33: primer múltiplo común 1515, y 15×gcd(5,3)=15×1=15=5×315 \times \gcd(5,3) = 15 \times 1 = 15 = 5 \times 3.

11. Con un ciclo de 1717 años: la próxima coincidencia es el primer múltiplo común de 1717 y 44; como gcd(17,4)=1\gcd(17, 4) = 1, eso son 17×4=6817 \times 4 = 68 años — las cigarras se topan con el máximo una vez de cada cuatro emergencias. Con un ciclo de 1616 años: 1616 es múltiplo de 44, así que cada emergencia cae en un máximo. Una duración de ciclo prima no comparte ningún factor con ningún ciclo de depredador más corto, lo que separa las coincidencias todo lo posible: la aritmética como camuflaje.

12. Cuatro opciones de exponente para 22, tres para 33 y dos para 55: 4×3×2=244 \times 3 \times 2 = 24 divisores.

13. Si m=2a×3b×m = 2^{a} \times 3^{b} \times \cdots, entonces m2=22a×32b×m^2 = 2^{2a} \times 3^{2b} \times \cdots: todos los exponentes quedan duplicados, luego pares. En 360=23×32×5360 = 2^3 \times 3^2 \times 5, los exponentes de 22 y de 55 son impares: 360360 no es un cuadrado perfecto.

14. Un divisor es su propio compañero exactamente cuando d=ndd = \frac nd, es decir n=d2n = d^2: solo los cuadrados tienen un divisor central así. Para todos los demás nn, los divisores se reparten en parejas, una cantidad par. Así que: número impar de divisores \Leftrightarrow cuadrado perfecto. Comprobación: 3636 tiene por divisores 1,2,3,4,6,9,12,18,361, 2, 3, 4, 6, 9, 12, 18, 36 — nueve, impar, y 36=6236 = 6^2; mientras que 360360 tiene 2424 (pregunta 12), par, y no es cuadrado (pregunta 13).

15. A la taquilla nn le cambia el estado una vez cada alumno kk cuyo número divide a nn: en total, tantas veces como divisores tenga nn. Una taquilla acaba abierta cuando se le cambia el estado un número impar de veces — por la pregunta 14, exactamente cuando nn es un cuadrado perfecto. Taquillas abiertas: 1,4,9,16,25,36,49,64,81,1001, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100 — diez.

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