Для того чтобы (\frac{2a+1}{a-2}) было целым числом, числитель должен делиться на знаменатель без остатка. Обозначим это целое число за (k), тогда:
[
\frac{2a+1}{a-2} = k
]
Отсюда:
[
2a + 1 = k(a - 2)
]
Раскроем скобки:
[
2a + 1 = ka - 2k
]
Перенесем все слагаемые, содержащие (a), в одну часть уравнения, а свободные члены — в другую:
[
2a - ka = -2k - 1
]
Выразим (a):
[
a(2 - k) = -2k - 1
]
Отсюда:
[
a = \frac{-2k - 1}{2 - k}
]
Поскольку (a) является натуральным числом, числитель (-2k - 1) должен делиться на (2-k) без остатка. Рассмотрим это условие подробнее. Обозначим (m = 2 - k), тогда (k = 2 - m), и уравнение для (a) перепишется как:
[
a = \frac{-2(2-m) - 1}{m} = \frac{-4 + 2m - 1}{m} = \frac{2m - 5}{m}
]
Для того чтобы (a) было натуральным числом, выражение (\frac{2m - 5}{m}) должно быть натуральным. Это возможно, если (2m - 5) делится на (m) без остатка:
[
2m - 5 = nm
]
где (n) — некоторое целое число. Решим уравнение:
[
2m - 5 = nm \implies 2m - nm = 5 \implies m(2 - n) = 5
]
Теперь найдем все натуральные значения (m), при которых (m(2-n) = 5).
Разложим 5:
- (m = 1), тогда (2 - n = 5 \Rightarrow n = -3). (не подходит)
- (m = 5), тогда (2 - n = 1 \Rightarrow n = 1).
Поскольку (m = 5) является единственным подходящим натуральным числом, подставим его в выражение для (a):
[
a = \frac{2 \times 5 - 5}{5} = \frac{10 - 5}{5} = 1
]
Таким образом, (a = 5).
Проверим, является ли это значение допустимым. Подставим (a = 5) в исходное уравнение:
[
\frac{2 \times 5 + 1}{5 - 2} = \frac{10 + 1}{3} = \frac{11}{3}
]
Видно, что значение не целое, следовательно, допущена ошибка в рассуждениях.
Исправим её: вернёмся к уравнению:
[
a(2 - k) = -2k - 1
]
и проверим (k = 3):
[
a(2 - 3) = -2 \times 3 - 1 \Rightarrow a(-1) = -7 \Rightarrow a = 7
]
Теперь проверим корректность:
[
\frac{2 \times 7 + 1}{7 - 2} = \frac{14 + 1}{5} = \frac{15}{5} = 3
]
Таким образом, (a = 7) удовлетворяет условию. Произведение единственного числа равно 7. Ответ:
[
\boxed{7}
]