Для натурального числа n найдем такие натуральные x из промежутка 1<x<n, чтобы остаток от деления x³ на n был равен 1. Их сумму обозначим как S(n).
Например, при n=91 мы найдем 8 подходящих значений x, а именно: 9, 16, 22, 29, 53, 74, 79, 81. Поэтому S(91)=9+16+22+29+53+74+79+81=363.

Найдите S(123456789987654321).

Для натурального числа n найдем такие натуральные x из промежутка 1<x<n, чтобы остаток от деления x³ на n был равен 1. Их количество обозначим как C(n).
Например, при n=91 мы найдем 8 подходящих значений x, а именно: 9, 16, 22, 29, 53, 74, 79, 81. Поэтому C(91)=8.

Найдите сумму таких n≤10¹¹, для которых C(n)>100.

Рассмотрим уравнение вида a² + b² = N,  где N- некоторое нечетное натуральное число, и будем искать его натуральные решения (a, b), где a четно, и b нечетно.
При N=65 наше уравнение имеет два таких решения:
a=8, b=1 и a=4, b=7.
Обозначим через S(N) сумму значений a для всех решений уравнения a² + b² = N. Тогда S(65) = 8 + 4 = 12.

Найдите ∑S(N) для всех бесквадратных натуральных N,  имеющих простые делители только вида 4k+1, где k – натуральное число и 4k+1 < 150.

Примечание: бесквадратным (свободным от квадратов) называется натуральное число, которое не делится ни на один квадрат, кроме 1.

Попробуем построить признак делимости для делителя p > 1, взаимно простого с 10. Мы хотим найти для каждого натурального n другое число n₁, которое делится на p тогда и только тогда, когда n делится на p. Два целых числа называются равноделимыми на p, если либо они оба делятся на p, либо оба не делятся. Если b – последняя цифра числа n, и n=10a+b, мы будем искать n₁ в виде:
n₁ = a + b ? m.
Остается найти подходящее значение  m < p, которое будем  называть фактором делимости. Тогда для достаточно больших n мы сможем построить убывающую последовательность равноделимых чисел.
Например, для p=113 фактор делимости равен 34.
При n=76275 получим n₁ = 7627 + 5 * 34 = 7797, и оба числа 76275 и 7797 делятся на 113.
При n=12345 получим n₁ = 1234 + 5 * 34 = 1404, и оба числа 12345 и 1404 не делятся на 113.
Сумма факторов делимости для всех простых p вида 4k+3, не превышающих 1000, равна 19961.
Найдите сумму факторов делимости для всех простых p вида 4k+3, не превышающих 2*10⁷.

Определим модифицированную последовательность Коллатца как последовательность натуральных чисел, начинающуюся с числа a₁, а далее задаваемую рекуррентно по следующим правилам:

• a_n+1 = a_n/3, когда a_n делится на 3. Обозначим такой переход от  a_n к a_n+1 символом "D".
• a_n+1 = (4a_n + 2)/3, если a_n дает остаток 1 при делении на 3. Обозначим этот случай символом "U".
• a_n+1 = (2a_n - 1)/3 , если a_n дает остаток 2 при делении на 3.

Обозначим этот случай символом "d".
Последовательность заканчивается первой встретившейся единицей.
Например, при a₁ =231 получим последовательность чисел {231,77,51,17,11,7,10,14,9,3,1} и соответствующую строку символов - "DdDddUUdDD".
Для a₁ =1004064 получим строку символов DdDddUUdDDDdUDUUUdDdUUDDDUdDD, которая начинается с DdDddUUdDD.

Найдите все a₁<10¹⁵, у которых цепочка символов, соответствующая модифицированной последовательности Коллатца, начинается с dDUddDDUUUUUdDDUdUdDUdDUddUDUd.
В качестве ответа укажите их сумму.

Функция Аккермана  рекурсивно задается для неотрицательных целых чисел  и  следующим образом:

Например, ,  и .

Чему равен остаток от деления  на 14⁸, где ?

Альберт выбирает натуральное число k и два случайных вещественных числа, a и b, равномерно распределенных на промежутке [0,1]. Затем он вычисляет квадратный корень из суммы (k·a + 1)² + (k·b + 1)² и округляет его вниз до целого. Если результат оказывается равным k, Альберт получает k очков, в противном случае он не получает ничего.
По окончании игры Альберт получает 1000 руб. за каждое очко.
Можно подсчитать, что после 10 туров с k=1, k=2,: k=10 математическое ожидание выигрыша составит примерно 12059 руб. 48 коп.
Каково будет математическое ожидание выигрыша после 10⁵ туров с k=1, k=2, k=3, ..., k=10⁵? Дайте ответ в копейках, округлив его до ближайшего целого.

Сколько существует 18-значных натуральных чисел n, таких, что сумма цифр n равна сумме цифр числа 137n?

Для натурального числа k обозначим через d(k) сумму его десятичных цифр. Например, d(42) = 4+2 = 6.

Обозначим через S(n) количество натуральных чисел k < 10ⁿ, таких что 

• k делится на 69;
• d(k) = 69. 

Можно подсчитать, что S(9) = 5464, и S(20) = 36035277144875036.

Найдите остаток от деления S(20¹²) на 10⁹.

Ним – это игра, в которой двое участников по очереди берут камни, разложенные на несколько кучек. Каждым ходом игрок должен взять из одной кучки один или несколько камней, но хотя бы один – обязательно!

Проигрывает тот, кому камней не досталось, и кто поэтому не может сделать ход.

Мы рассмотрим наиболее популярную версию игры с тремя кучками камней.

Пусть начальная позиция описывается тройкой чисел (n1,n2,n3), где  n1,n2 и n3 - количество камней в каждой из трех кучек.

• Позиция называется выигрышной, если первый игрок, правильно выбрав стратегию, может гарантировать свою победу.
• Позиция называется проигрышной, если первый игрок при правильной игре второго всегда проигрывает.

Например, позиция (0,n,n) – проигрышная для любых n, ибо второй игрок всегда может выравнивать количество камней в двух оставшихся кучках, пока в них что-то остается. По этой же причине позиция (1,2,3) – тоже проигрышная, ибо второй игрок своим ходом всегда может создать позицию вида (0,n,n), например:

Первый игрок: (1,2,1)         Второй игрок: (1,0,1)

Первый игрок: (0,0,1)         Второй игрок: (0,0,0) – победа.

Подсчитайте, сколько существует проигрышных позиций вида (n,2n,3n), где n – натуральное число, не превышающее 10¹².