Для решения задачи воспользуемся следующим рассуждением.
Пусть ( S ) – множество натуральных чисел от 1 до 9000. Из условия задачи известно, что:
- Число 1 – красное.
- Если сумма ( a + b ), где ( a ) и ( b ) – различные числа из ( S ), является простым числом, то ( a ) и ( b ) имеют разные цвета.
Сначала заметим, что если ( a ) – красное, то все ( b ), такие что сумма ( 1 + b ) (т.е. ( 1 + b ) является простым числом), должны быть синими. Это происходит потому что, если ( 1 ) красное, то в противном случае сумма ( 1 + b ) не может быть простым числом, и только два различных числа одного цвета не могут давать сумму, являющуюся простым числом.
Следовательно:
- Если ( 1 ) – красное, то все четные числа покрашены в красный цвет (потому что сумма красного и красного будет четным числом, и не может быть простым), а все нечетные числа должны быть синими (из-за того, что для нечетного числа ( b ), сумма ( 1 + b ) будет четным для четного ( b ), и тем самым не может быть простым).
Таким образом, нечетные числа от 1 до 9000:
- Эту последовательность можно записать как ( 1, 3, 5, \ldots, 8999 ).
- Это арифметическая прогрессия с первым членом 1 и разностью 2.
Число членов этой прогрессии можно найти по формуле:
[
n = \frac{a_n - a_1}{d} + 1,
]
где ( a_n ) – последний член прогрессии, ( a_1 ) – первый член прогрессии, а ( d ) – разность.
Таким образом, подставляя наши значения,
[
n = \frac{8999 - 1}{2} + 1 = \frac{8998}{2} + 1 = 4499 + 1 = 4500.
]
Следовательно, количество синих чисел равно количеству нечетных чисел, то есть ( 4500 ).
Ответ: ( 4500 ).