Квант
Практикум абитуриента

О приёмных экзаменах по математике в технических вузах в 1969 г.

Тонян В. А.

45

О ПРИЕМНЫХ
ЭКЗАМЕНАХ
ПО MATEMATИКЕ
В ТЕХНИЧЕСКИХ
ВУЗАХ В 1969 г.
В. А. ТОНЯН

ЭКЗАМЕНЫ В МИЭМ

В этой статьмы рассакжем о вступительных экзаменах по математике в Московский институт электронного машиностроения (МИЭМ).

Как и в большинстве техническихузов, поступающие сдают два экзамена по математике: письменный и устный. На письменную работу отводится 4 часа (4×60 минут).

Отметим, что все предлагаемые вопросы и задачи не выходят за рамки утвержденной программы для вступительных экзаменов.

Ниже мы приведим задачи, взятые из различных вариантов письменных экзаменов, предлагавшихся в 1969 г., с указанием наиболее типичных ошибок, допущенных абитурентами.

Вариант 0

  1. Мотошиклист и величиспедист отправляя одновременно настречу друг другу из пунктов A и B и встречаются на расстоянии 12 км от середины AB. Скорость мотошиклиста на 32 км/час больше скорости величиспедиста. Если бы мотошиклист выехал на час позже, то они встречались бы на середине пути. Найти расстояние AB.

  2. Решить уравнение
    x=a−a2−xx2+a2.x = a - \sqrt{a^2 - x \sqrt{x^2 + a^2}}.

  3. Решить неравенство
    log⁡327arctgx⋅log⁡3arctgx>2.\log_{\sqrt{3}} \frac{\sqrt{27}}{\arctg x} \cdot \log_{\sqrt{3}} \arctg x > 2.

  4. Решить уравнение
    sin⁡4+3x−x2+cos⁡4+3x−x2=2.\sin \sqrt{4 + 3x - x^2} + \cos \sqrt{4 + 3x - x^2} = \sqrt{2}.

  5. Центры двух окружностей, радиусы которых R и r, лежат на гипотенузе прямогоугольного треугольника. Одна окружность касается двух катетов, другая касается катета и первой окружности. Найти стороны треугольника.

Приведем решение этих задач.

  1. Обозначим скорость величиспедиста через x, а величиспедист AB через 2S; тогда скорость мотошиклиста будет x+32. Если время, затраченное величиспедистом до встречи, равно t, то из условия задачи получим
    xt=S−12,xt = S - 12,
    (x+32)t=S+12.(x + 32)t = S + 12.

Если бы动机иклист выехал на час позже, он затранил бы до встречи t1t_1 часов, в то время как动机иклист — (t1−1)(t_1-1) часов и потому
(x+32)t1=S,(x + 32)t_1 = S,
x(t1+1)=S.x(t_1+1) = S.

Решая эту систему, получим S=48S=48 км.

Эта задача оказылась нетрудной для поступающих. Ее решило подавляющее число абитриентов. Однако многое получили громоздкие системы уравнения из-за неудачного выбора обозначений.

  1. Возведя обе части данного уравнения в квадрат, получаем
    x2−2ax=−xx2+a2x^2 - 2ax = -x \sqrt{x^2 + a^2}
    или
    x(2a−x−x2+a2)=0.x(2a - x - \sqrt{x^2 + a^2}) = 0.

Отсюда
x1=0x_1 = 0 и 2a−x=x2+a22a - x = \sqrt{x^2 + a^2}.

Снова возведя в квадрат, получаем 3a2=4ax3a^2 = 4ax или a(3a−4x)=0a(3a-4x)=0. Теперь, если a=0,

46

то x2−любое число,x_2 - \text{любое число}, если a≠0a \neq 0, то
x2=34a.x_2 = \frac{3}{4} a.

При выполнении преобразования (возведение в квадрат) мы могли нарушить равносильность, поэтому найденные корни x1,x2,x3x_1, x_2, x_3 необходимо проверить.

  1. x1=0x_1 = 0. Подставляем значение x1x_1 в исходное уравнение. Тогда левая часть равна 0, а правая часть:
    a−a2=a−∣a∣={0при a≥0,2aпри a<0.a - \sqrt{a^2} = a - |a| = \begin{cases} 0 & \text{при } a \geq 0, \\ 2a & \text{при } a < 0. \end{cases}

  2. Если a=0a = 0, то левая часть уравнения равна xx, а правая часть:
    −−xx2=−−x∣x∣={−−x2при x>0,−x2при x≤0.- \sqrt{-x \sqrt{x^2}} = -\sqrt{-x |x|} = \begin{cases} -\sqrt{-x^2} & \text{при } x > 0, \\ -\sqrt{x^2} & \text{при } x \leq 0. \end{cases}

  3. Подставляя значение x3=34ax_3 = \frac{3}{4} a, получим, что левая часть равна 34a\frac{3}{4} a, а правая часть:
    a−a2−34a916a2+a2={a−a216=34aпри a>0,a−31a216+a+a314при a<0.a - \sqrt{a^2 - \frac{3}{4} a \sqrt{\frac{9}{16} a^2 + a^2}} = \begin{cases} a - \sqrt{\frac{a^2}{16}} = \frac{3}{4} a & \text{при } a > 0, \\ a - \sqrt{\frac{31 a^2}{16}} + a + \frac{a \sqrt{31}}{4} & \text{при } a < 0. \end{cases}

Ответ. Если a>0a > 0, то x1=0x_1 = 0, x3=34ax_3 = \frac{3}{4} a; если a=0a = 0, то x≤0x \leq 0.

Нанболее типичная ошибка, которую допускали поступающие при решении этого уравнения, это отсутствие проверки найденных значений x1,x2,x3x_1, x_2, x_3. При решении этого уравнения приведенным выше методом проверка является составной частью решения задачи.

  1. Обозначив log⁡3\log \sqrt{3} arcctg x=tx = t, получим t2−3t+2<0t^2 - 3t + 2 < 0, откуда 1<t<21 < t < 2.
    Возвращаясь к переменному xx, можно написать
    3<arcctgx<3\sqrt{3} < \text{arcctg} x < 3
    откуда получаем ответ: arcctg3<x<arcctg3\text{arcctg} 3 < x < \text{arcctg} \sqrt{3}.

  2. Требование 4+3x−x2≥04 + 3x - x^2 \geq 0 дает нам −1≤x≤4-1 \leq x \leq 4.

Теперь, применяя формулы сложения к левой части, получаем
2sin⁡(4+3x−x2+π4)=2,\sqrt{2} \sin \left(\sqrt{4 + 3x - x^2} + \frac{\pi}{4}\right) = \sqrt{2},
откуда
4+3x−x2=π4+2πn.\sqrt{4 + 3x - x^2} = \frac{\pi}{4} + 2\pi n.
Значит, необходимо n≥0n \geq 0.

Решая это irrationalное уравнение, получаем
x=3±25−4(2πn+π4)22;x = \frac{3 \pm \sqrt{25 - 4 \left(2\pi n + \frac{\pi}{4}\right)^2}}{2};
отсюда
(2nπ+π4)2=254.\left(2n\pi + \frac{\pi}{4}\right)^2 = \frac{25}{4}.
Следовательно, n=0n = 0 и x1,2=6±100−π24x_{1,2} = \frac{6 \pm \sqrt{100 - \pi^2}}{4}.

Проверкой легко убеждаемся, что оба эти значения являются корнями уравнения.

В решении этого уравнения много получили равенство (1), но только часть построionalных исследований этого формулу и оставила решение, соответствующую n=0n = 0.

  1. Пусть ABCABC – данный треугольник, →ACB\rightarrow ACB прямой, OO и O1O_1 – центры окружностей радиусов RR и rr; DD и EE – точки касания окружностей катета CACA. Проведем EF∥ABEF \parallel AB и обозначим →BAC=α\rightarrow BAC = \alpha. Тогда из △FDE\triangle FDE имеем
    sin⁡α=R−rR+r.\sin \alpha = \frac{R - r}{R + r}.

Заметив, что CD=RCD = R и обозначив AC=bAC = b, получим из △ODA\triangle ODA
tgα=Rb−R.\text{tg} \alpha = \frac{R}{b - R}.

Из (1) и (2) можно написать
1+(Rb−R)2=(R+rR−r)2,1 + \left(\frac{R}{b - R}\right)^2 = \left(\frac{R + r}{R - r}\right)^2,
откуда, решая относительно bb, получим
b=R[1+2RrR−r].b = R \left[1 + \frac{2\sqrt{Rr}}{R - r}\right].