Câu 4 (5 điểm). Bạn An chơi trò chơi ghi lên bảng các bộ ba số theo thứ tự từ trái sang phải. Ban đầu trên bảng ghi sẵn bộ ba số . Ở mỗi lượt chơi, An thực hiện một trong hai thao tác sau với bộ ba số hiện có:
(i) Xóa bộ ba số và viết lên bảng bộ ba số .
(ii) Xóa bộ ba số và viết lên bảng bộ ba số .
a) Chứng minh An cần đúng 4 lượt chơi để có thể viết lên bảng bộ ba số .
b) Tìm số tự nhiên nhỏ nhất sao cho tồn tại một cách chơi để sau lượt, An có thể viết lên bảng bộ ba số .

Đáp án chính thức: Tự luận
Hướng dẫn giải chi tiết
a) Xét lượt đầu tiên, nếu sử dụng thao tác loại 2 thì ta có bộ số và từ đây số ngoài cùng bên phải sẽ luôn tăng ít nhất 3 đơn vị nên không thể viết được số 6. Như vậy lượt đầu An phải sử dụng loại 1 và viết bộ số .
Từ trạng thái này, nếu sử dụng thao tác loại 2 sẽ tăng số ngoài cùng bên phải lên ít nhất 5. Do đó, nếu sử dụng thao tác loại 2 trong các trạng thái tiếp theo thì An không thể viết được số 6.
Tóm lại, An chỉ sử dụng thao tác loại 1 và sau đúng 4 lượt chơi, các bộ số trên bảng lần lượt là: .

b) Xét dãy số xác định bởi: và với mọi .

Nhận xét 1. Một số nguyên dương bất kỳ biểu diễn được một cách duy nhất dưới dạng tổng các số hạng phân biệt của dãy , trong đó chỉ số của hai số cách nhau ít nhất 3 đơn vị và không có số hạng nào là , . Ta chứng minh nhận xét bằng quy nạp mạnh.
Trường hợp : đúng.
Giả sử mệnh đề đúng với mọi số nguyên dương nhỏ hơn . Gọi là số hạng với chỉ số lớn nhất thỏa mãn . Trong biểu diễn của phải có , vì bằng quy nạp ta có . Khi đó xảy ra 2 trường hợp: hoặc là biểu diễn duy nhất; hoặc và tồn tại biểu diễn cho . Để ý rằng số nhỏ hơn , vì nếu ngược lại , mâu thuẫn với cách chọn . Do đó, trong biểu diễn của không chứa , và ta thu được biểu diễn thỏa mãn yêu cầu cho .
Với mọi , biểu diễn trong Nhận xét 1 tương ứng với một dãy nhị phân thỏa mãn đồng thời 2 điều kiện sau đây:
1. Độ dài của dãy bằng , trong đó là chỉ số lớn nhất sao cho ;
2. Vị trí thứ (tính từ trái sang phải) nhận giá trị 1 nếu và chỉ nếu có trong biểu diễn của .
Ta gọi dãy nhị phân tương ứng là biểu diễn chuẩn và ký hiệu là .

Nhận xét 2. Với mỗi số tự nhiên , xét biểu diễn và ánh xạ . Khi đó, bộ số trên bảng sẽ luôn có dạng .
Thật vậy, bộ số ban đầu có dạng . Giả sử bộ số thỏa mãn , , , ta kiểm tra cả hai loại thao tác đều có bộ số ở dạng trên.
Với loại 1, ta có .
Với loại 2, ta có , và .

Nhận xét 3. Từ tính toán ở Nhận xét 2, thao tác loại 1 tương đương với việc thêm một số 0 vào bên trái biểu diễn chuẩn của trong trên bảng, còn thao tác loại 2 tương đương với việc thêm 001 vào bên trái biểu diễn chuẩn của .
Quay lại bài toán, để ý rằng bộ số ban đầu ta quy ước là ứng với biểu diễn chuẩn . Do đó, bài toán tương đương với việc tìm nhỏ nhất để sau bước thêm 0 hoặc thêm 001 vào đuôi của để được 129.
Đến đây, ta tính được 15 số hạng đầu tiên của dãy là

Ta suy ra biểu diễn chuẩn của 129 là 000000000000001, nên cần đúng 12 biến đổi loại 1.
Vậy .
Câu hỏi này trích từ đề thi chính thức:

Đề Thi Học Sinh Giỏi Quốc Gia Toán 2025-2026 - Ngày Thi 25/12/2025 - Đề Số 1

4 câu hỏi•Thời gian 180 phút•Chấm điểm & giải thích chi tiết

Các câu hỏi khác trong đề (4 câu)

Xem toàn bộ đề →
Luyện nhanh tại chỗ • Chọn đáp án để kiểm tra ngay

Thử sức thêm các câu hỏi trắc nghiệm cùng môn

Câu luyện thêm 1Trích từ: Đề Khảo Sát Chất Lượng Đội Tuyển HSG Toán 12 2025-2026 THPT Yên Định 2
Đồ thị của hàm số nào dưới đây có dạng như đường cong hình dưới?
Hình minh họa
Xem trang câu hỏi →
Câu luyện thêm 2Trích từ: Đề Khảo Sát Chất Lượng Đội Tuyển HSG Toán 12 2025-2026 THPT Yên Định 2
Cho bảng số liệu khảo sát về tuổi thọ (đơn vị: nghìn giờ) của một loại bóng đèn:
Tuổi thọ
Số bóng đèn1120294030

Tìm khoảng tứ phân vị của mẫu số liệu trên?
Xem trang câu hỏi →
Câu luyện thêm 3Trích từ: Đề Khảo Sát Chất Lượng Đội Tuyển HSG Toán 12 2025-2026 THPT Yên Định 2
Cho hàm số . Tập hợp tất cả các giá trị của để hàm số đã cho xác định trên là . Tính .
Xem trang câu hỏi →
Câu luyện thêm 4Trích từ: Đề Khảo Sát Chất Lượng Đội Tuyển HSG Toán 12 2025-2026 THPT Yên Định 2
Biết trên đồ thị của ba hàm số , , (với ) lần lượt có 3 điểm , , sao cho tam giác vuông cân tại , song song với trục hoành và có diện tích bằng 18. Giá trị của bằng
Hình minh họa
Xem trang câu hỏi →
Câu luyện thêm 5Trích từ: Đề Khảo Sát Chất Lượng Đội Tuyển HSG Toán 12 2025-2026 THPT Yên Định 2
Bạn An thả quả bóng cao su từ độ cao 10m theo phương thẳng đứng. Mỗi khi chạm đất nó lại nảy lên theo phương thẳng đứng có độ cao bằng độ cao trước đó. Tính tổng quãng đường bóng đi được đến khi bóng dừng hẳn.
Xem trang câu hỏi →
Câu luyện thêm 6Trích từ: Đề Khảo Sát Chất Lượng Đội Tuyển HSG Toán 12 2025-2026 THPT Yên Định 2
Xếp ngẫu nhiên 10 học sinh có tên gọi khác nhau, gồm 6 học sinh nam và 4 học sinh nữ thành một hàng ngang (trong đó có một học sinh nam tên Dũng và một học sinh nữ tên Lan). Xác suất để giữa hai học sinh nữ liên tiếp có đúng hai học sinh nam và Dũng luôn đứng cạnh Lan bằng
Xem trang câu hỏi →

Muốn biết hiện tại bạn đạt khoảng bao nhiêu điểm ở môn này? Làm thử đề nhanh 15 phút để hệ thống chấm điểm ngay.

Làm đề nhanh 15 phút ngay