Квант
Нам пишут

[Теорема о взаимной простоте чисел, удовлетворяющих определённому соотношению]

72

Наимпут

П. Вольфбейн из Киева сообщает следующую теорему:

Если натуральные числа a1,a2,…,an(n≥3)a_1, a_2, \dots, a_n (n \geq 3) удовлетворяют соответствующим f(x)=x2−px+qf(x) = x^2 - px + q, где p=na2a3…anp = na_2a_3\dots a_n, q=a22+a32+⋯+an2q = a_2^2 + a_3^2 + \dots + a_n^2. По условиям, f(a1)=0f(a_1) = 0. Кроме того, a22+q=2a22+a32+⋯+an2≤na22a_2^2 + q = 2a_2^2 + a_3^2 + \dots + a_n^2 \leq na_2^2 и pa2=na22a3…anpa_2 = na_2^2a_3\dots a_n. Значит f(a2)=a22−pa2+q≤0f(a_2) = a_2^2 - pa_2 + q \leq 0, причем равенство достигается лишь при a2=a3=⋯=an=1a_2 = a_3 = \dots = a_n = 1.

Если не все ai=1a_i = 1, то f(a2)<0f(a_2) < 0. Значит a1a_1 — больший корень f(x)f(x); обозначим через a1′a'_1 меньший корень. Из теоремы Виета следует, что a1′a'_1 — натуральное число и числа a1′,a2,…,ana'_1, a_2, \dots, a_n тоже удовлетворяют исходному соотношению. Итак, по данному набору a1,a2,…,ana_1, a_2, \dots, a_n мы можем изготовить новый набор a1′,a2,…,ana'_1, a_2, \dots, a_n с меньшей суммой.

Продолжая эту процедуру, мы приdem к набору из одних единиц. Если в исходном наборе были пары не взаимно простых чисел, то такие пары будут присутствуют из формулы Виета: a1′=na2…an−a1a'_1 = na_2\dots a_n - a_1. Но в наборе из одних единиц таких пар нет, что и доказывает взаимно простую чисел исходного набора.

74

Уравнение удовлетворяют все значения xx. В противном случае получаем уравнение
f(x)=(2lg⁡a)x2+(2lg⁡a−222a−4a2−2a)x−a22a−4a2−2a=0.f(x) = (2 \lg a)x^2 + (2 \lg a - 2 \sqrt{22a - 4a^2 - 2a})x - a \sqrt{22a - 4a^2 - 2a} = 0.
Чтобы его корни были расположены требуемым образом, необходимо и достаточно выполнение условия f(0)≤0,f(−1)≤0f(0) \leq 0, f(-1) \leq 0.

  1. (42+1211)/5(42 + 12\sqrt{11})/5. Указание. Пусть O1O_1 и O2O_2 центры равных шаров радиуса r1r_1, а O3O_3 центр меньше шара радиуса rr, K,L,MK, L, M точки касания шаров с плоскостью π\pi, WW основание перpendикуляра, опущенного из точки касания PP шаров радиуса r1r_1 (рис. 1). Через O3MO_3M проведем плоскость, перpendикулярую O1O2O_1O_2, и опустим перpendикуляр O3QO_3Q на PWPW.

Тогда PQ=r1−rPQ = r_1 - r, O3P=r2+2rr1O_3P = \sqrt{r^2 + 2rr_1}, r1−rr2+2rr1=15\frac{r_1 - r}{\sqrt{r^2 + 2rr_1}} = \frac{1}{\sqrt{5}}, откуда r1=2rr_1 = 2r. Пусть RR радиус сферы. Тогда OO1=R−2rOO_1 = R - 2r, но r=R−15r = R - 15. Поэтому OO1=30−ROO_1 = 30 - R. Применяя теорему косинусов к треугольнику O1OO3O_1OO_3, получим R=18R = 18, r=3r = 3, r1=6r_1 = 6. Далее, точка OO лежит в плоскости O3PWO_3PW, причем O1P=6O_1P = 6, OP=OO12−PO12=108OP = \sqrt{OO_1^2 - PO_1^2} = \sqrt{108}. Поэтому cos⁡∠OO3P=9(55)\cos \angle OO_3P = \frac{9}{(5\sqrt{5})}. Возможны два случая расположения точки OO относительно прямой O3QO_3Q (рис. 2 и 3). В первом случае расстояние от точки OO до прямой O3QO_3Q равно
OT=OO3sin⁡(γ−δ)=1211−275<3,OT = OO_3 \sin(\gamma - \delta) = \frac{12\sqrt{11} - 27}{5} < 3,
это случай невозможен.

Во втором случае расстояние равно OT+3=OO3sin⁡(γ+δ)+3>14OT + 3 = OO_3 \sin(\gamma + \delta) + 3 > 14.

Вариант 3

  1. (−1)narcsin⁡(2−3)+πn,n∈Z(-1)^n \arcsin(2 - \sqrt{3}) + \pi n, n \in Z.
  2. Rsin⁡2αR \sin 2\alpha.
  3. {−1}\{-1\}.
  4. 2 arctg (5 tg α\alpha). Указание. Пусть DM=2aDM = 2a, MC=aMC = a. По теореме синусов AMsin⁡(A2−α)=asin⁡α\frac{AM}{\sin(\frac{A}{2} - \alpha)} = \frac{a}{\sin \alpha}, AMsin⁡(π−A)=2asin⁡A2\frac{AM}{\sin(\pi - A)} = \frac{2a}{\sin \frac{A}{2}},
    откуда tg(A/2)=5tgαtg(A/2) = 5 tg \alpha.
  5. 1; −1/2;(−7±42)/2-1/2; (-7 \pm 4\sqrt{2})/2. Указание. Умножив второе уравнение на aa и вычитая первое уравнение, получим равnoclinную систему
    {x(1−a)−y(2a+1)−a+32=0,xy+x+2y+1=0.\begin{cases} x(1 - a) - y(2a + 1) - a + \frac{3}{2} = 0, \\ xy + x + 2y + 1 = 0. \end{cases}

При a=1a = 1 и a=−1/2a = -1/2 эта система имеет единственное решение. При остальных aa системы свойства квадратному уравнению, для которого условием единственности является равенство нулю дискрипитана.

  1. 1/3; 2/3. Решение. Так как боковые грани пирамиды одинаково наklонены к плоскости основания, высота пирамиды является осью цилиндра и проходит через центр окружности, вписанной в основание пирамиды (радус этой окружности находится из треугольника ABCABC и равен 1). Верхнее основание цилиндра вписано в треугольник DEFDEF (рис. 4), лежащий в плоскости, отсекающей от исходной пирамиды подобную ей пирамиду SDEFSDEF. Обозначим через mm коэффициент подобия. Тогда радиус основания цилиндра r=mr = m. В треугольнике CSO2:CO2=2,DO1=2m,CG=2(1−m),CD=38(1−m)CSO_2:CO_2 = \sqrt{2}, DO_1 = \sqrt{2}m, CG = \sqrt{2}(1 - m), CD = \sqrt{38}(1 - m). Далее, DG=CD2−CG2=6(1−m)DG = \sqrt{CD^2 - CG^2} = 6(1 - m), поэтому S60k=2πr⋅DG=2πm×6(1−m)=8π3S_{60k} = 2\pi r \cdot DG = 2\pi m \times 6(1 - m) = \frac{8\pi}{3} (по условию),откуда m1=13m_1 = \frac{1}{3}, m2=23m_2 = \frac{2}{3}. Итак, существует 2 цилиндра с данной плоскостью боковой поверхности.

Вариант 4

  1. −π/3+2πn,n∈Z-\pi/3 + 2\pi n, n \in Z.
  2. (1/2;1/2)(1/2; 1/2)
    1. Указание. Выразите через x=ACx = AC все отрезки касательных к окружности и запишите теорему косинусов для треугольника ABCABC.
  3. 2; 3. Решение. При a=3a = 3 системы несовместимы. При a≠3a \neq 3 первая система имеет единственное решение, если же вторая система имеет единственное решение, то y=0y = 0 (так как в обае уравнения yy входит в четырех степенях). Позному системы могут быть равnoclinными

76

2n(80v1+120v2)<168.2n\left(\frac{80}{v_1} + \frac{120}{v_2}\right) < 168.
Поскольку 80v1+120v2>2\frac{80}{v_1} + \frac{120}{v_2} > 2, получаем 4n<1684n < 168, т. е. n<42n < 42.
Пусть v1=10xv_1 = 10x, v2=10yv_2 = 10y. Выразив yy через xx из первого уравнения, после подстановки во второе уравнение получим
nx2−(105−18n)x+80n−420=0.nx^2 - (105 - 18n)x + 80n - 420 = 0.
Условие разрешимости дает
n≤105(52−6),n≥105(52+6),n \leq 105\left(\frac{5}{2} - \sqrt{6}\right), \quad n \geq 105\left(\frac{5}{2} + \sqrt{6}\right),
откуда n=5n = 5.
6. [1/3; 33/32]. Указание. Выполнить замену t=sin⁡xt = \sin x, b=1−ab = 1 - a, приходим к следующей задаче: при каких значениях bb уравнение f(t)=pt2−t−b(p+2)=0f(t) = pt^2 - t - b(p+2) = 0 при любом p∈[1,2]p \in [1, 2] имеет хотя бы один корень, удовлетворяющий условиям ∣t∣≤1|t| \leq 1, t2≠bt^2 \neq b? Сраву заменим, что уравнение t2=bt^2 = b может выполнять лишь при b=0b = 0, но тогда уравнение () имеет корень 1p\frac{1}{p}. Уравнение () имеет корни при 1+4pb(p+2)≥01 + 4pb(p+2) \geq 0. Это неравенство выполняется при всех p∈[1;2]p \in [1; 2], если и только если b≥−132b \geq -\frac{1}{32}. Поскольку абсцисса вершины t0=12pt_0 = \frac{1}{2p} параболи y=pt2−t−b(p+2)y = pt^2 - t - b(p+2) принимают отрезку [0; 1], необходимым и достаточно условием существования корня уравнения (*), принадлежшего отрезку [-1; 1], является справедливость хотя бы одного из неравенств f(1)≥0;f(−1)≥0f(1) \geq 0; f(-1) \geq 0 при всех p∈[1;2]p \in [1; 2]. Иначе говоря, при всех таких pp должны выполняться одно из неравенств b≤p+1p+2;b≤p−1p+2b \leq \frac{p+1}{p+2}; b \leq \frac{p-1}{p+2}, но для этого необходимо и достаточно, чтобы было b≤23b \leq \frac{2}{3}.
Вариант 9

  1. Первое число больше.
    2.1. (−∞;−7)∪[2;+∞)(-\infty; -7) \cup [2; +\infty).
    2.2. x1=2π9(3n+2),x2=2π3(3m+2),m,n∈Zx_1 = \frac{2\pi}{9}(3n+2), x_2 = \frac{2\pi}{3}(3m+2), m, n \in \mathbb{Z}.
    3.1. x1=π8(4k+1),x2=π12(4n+1),k,n∈Zx_1 = \frac{\pi}{8}(4k+1), x_2 = \frac{\pi}{12}(4n+1), k, n \in \mathbb{Z}.
    3.2. (−∞;−7)∪(−5;−3]∪[2;+∞)(-\infty; -7) \cup (-5; -3] \cup [2; +\infty).
  2. 15/2. Указание. При замене yy на −y-y соответствие не изменяется. Поэтому достаточно нарисовать картину для y≥0y \geq 0.
    5.11. Указание. Поскольку ∠DBC=∠BAC\angle DBC = \angle BAC, треугольники BACBAC и DBCDBC подобны.
    6.1. a∈[−12/5;0]a \in [-12/5; 0]. Указание. Поскольку y=3sin⁡2x+2asin⁡xcos⁡x+cos⁡2x+a=asin⁡2x−cos⁡2x+a+2=a2+1sin⁡(2x−φ)+a+2y = 3\sin^2 x + 2a\sin x\cos x + \cos^2 x + a = a\sin 2x - \cos 2x + a + 2 = \sqrt{a^2 + 1}\sin(2x - \varphi) + a + 2, где φ=arccos⁡(a/a2+1)\varphi = \arccos(a/\sqrt{a^2 + 1}), должна выполнять систему
    {a2+1+a+2≤3,−a2+1+a+2≥−3.\begin{cases} \sqrt{a^2 + 1} + a + 2 \leq 3, \\ -\sqrt{a^2 + 1} + a + 2 \geq -3. \end{cases}
    6.2. a=1a = 1. Указание. Корни второго уравнения
    x=π4+πn.x = \frac{\pi}{4} + \pi n. Подставляя их в первое уравнение, получаем, получаем квадратное уравнение относительно aa, из которого следует, что любо a=1a = 1, любо a=−3/2a = -3/2. Осталось подставить полученные значения aa в первое уравнение и решить его, получясь соответствием sin⁡x=sin⁡x(sin⁡2x+cos⁡2x)\sin x = \sin x(\sin^2 x + \cos^2 x).
    Вариант 10
  3. π+2π,±4π/3+4πn,n∈Z\pi + 2\pi, \pm 4\pi/3 + 4\pi n, n \in \mathbb{Z}.
  4. {−2;4/3;3}\{-2; 4/3; 3\}.
  5. [−9;34+1165).\left[ -9; \frac{34 + \sqrt{116}}{5} \right).
  6. 12 ч.
  7. 17/3. Решение. Имеем
    SA1BC1=12⋅14SABC=4,S_{A_1BC_1} = \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{4} S_{ABC} = 4,
    SA1BD=16SA1BC1=43,S_{A_1BD} = \frac{1}{6} S_{A_1BC_1} = \frac{4}{3},
    а из подобия треугольников A1BDA_1BD и C1EDC_1ED с коэффициентом ED:BD=3:2ED : BD = 3 : 2 получаем
    SC1ED=94SA1BD=3,S_{C_1ED} = \frac{9}{4} S_{A_1BD} = 3,
    и, наконец,
    SA1DC1=SA1BC1−SA1BD=83,S_{A_1DC_1} = S_{A_1BC_1} - S_{A_1BD} = \frac{8}{3},
    SA1C1E=SA1DC1+SEDC1=173.S_{A_1C_1E} = S_{A_1DC_1} + S_{EDC_1} = \frac{17}{3}.
  8. 1/9. Решение. Если неравенство имеет решение, то b≤1/9b \leq 1/9. Действительно, любо b=0b = 0, любо максимум левой части −b2(b(x−4)2+1b(x−4)2)-\sqrt{b^2} \left(b(x - 4)^2 + \frac{1}{b(x - 4)^2}\right), равный −2b3-2\sqrt{b^3} (ибо y+1yy + \frac{1}{y}, где y=b(x−4)2y = b(x - 4)^2), не меньше минимума правой части, равного −2b/3-2b/3, т. е. −2b3≥−2b/3-2\sqrt{b^3} \geq -2b/3, или 9b≤1/99b \leq 1/9. Если же b=1/9b = 1/9, то неравенство справедливо, например, при x=1x = 1.
    Вариант 11
    1.2.
  9. (3/2;0),(3/4;−3/2)(3/2; 0), (3/4; -3/2). Указание. Разберете четые случая, которые возникают при раскрытии моделей.
  10. ±π/6,±π/4\pm \pi/6, \pm \pi/4.
    1. Решение. Пусть AA и BB – точки касания сторон KNKN и MN⋅KN=xMN \cdot KN = x. Тогда из равенств
      BM2=DM⋅LM=x9⋅x=x29,BM^2 = DM \cdot LM = \frac{x}{9} \cdot x = \frac{x^2}{9},
      AK=KC⋅KL=329⋅8=163,AK = \sqrt{KC \cdot KL} = \sqrt{\frac{32}{9} \cdot 8} = \frac{16}{3},
      BN=AN=KN−AK=x−163BN = AN = KN - AK = x - \frac{16}{3}
      имеем MN=BM+BN=x3+x−163=8MN = BM + BN = \frac{x}{3} + x - \frac{16}{3} = 8, открывая x=10x = 10.
  11. 6,5 ч. Решение. Сначала второй рабочий в течение tt минут делал на 3/t3/t деталей в минуту меньше первого, а потом в течение

77

х минут — на 5/x деталей в минуту больше первого, причем увеличение его произвольности составляет 5/x+3/t=0,2, откуда t=
3x0,2x−5=15+15⋅25x−25≤15+15⋅25=390\frac{3x}{0,2x-5}=15+\frac{15\cdot 25}{x-25}\leq 15+15\cdot 25=390
(ибо x∈Nx\in\mathbb{N}). С другой стороны, при x=26x=26 все условия задачи реализуют, и t=390t=390.

Физика
Физическая факультет

  1. v=glsin⁡αv=\sqrt{gl\sin\alpha}.
  2. F=Mg/3F=Mg/\sqrt{3}.
  3. A=(m/M)(R/T1)(T2−T1)2A=(m/M)(R/T_1)(T_2-T_1)^2.
  4. α=MBpV/(mRT)=0,17\alpha=M_BpV/(mRT)=0,17.
  5. φC=φA−(φA−φB)d1/(d−h)=22,5\varphi_C=\varphi_A-(\varphi_A-\varphi_B)d_1/(d-h)=22,5 В.
  6. Δq=CEr/(r+R)\Delta q=C\mathcal{E}r/(r+R).
  7. I2=I1(α2/α1)(sin⁡α1/sin⁡α2)=0,15I_2=I_1(\alpha_2/\alpha_1)(\sin\alpha_1/\sin\alpha_2)=0,15 А.
  8. В первом слуае (рис. 6, а)
    φ1=(arcsin⁡1/n−arcsin⁡(sin⁡α/n))/2;\varphi_1=(\arcsin 1/n-\arcsin(\sin\alpha/n))/2;
    во втором слуае (рис. 6, б)
    φ2=(arcsin⁡1/n+arcsin⁡(sin⁡α/n))/2.\varphi_2=(\arcsin 1/n+\arcsin(\sin\alpha/n))/2.
  9. x=R2/(R2−a2−R/n2−a2)x=R^2/(\sqrt{R^2-a^2}-\sqrt{R/n^2-a^2}).
  10. F=6l=6F=6l=6 см.

Химический факультет

  1. μ=H−hH+h\mu=\frac{H-h}{H+h} tg α=13≈0,33\alpha=\frac{1}{3}\approx0,33.
  2. F=mg(1−n/k)=0,3F=mg(1-n/k)=0,3 Н.
  3. ΔU=Q−mR(T2−T1)/M=4845\Delta U=Q-mR(T_2-T_1)/M=4845 Дж.
  4. vmin⁡=5gl−Q2/(4πε0ml)≈5v_{\min}=\sqrt{5gl-Q^2/(4\pi\varepsilon_0ml)}\approx5 м/c.
  5. I4=I1R1R5/(R3R4+R3R5+R4R5)=0,2I_4=I_1R_1R_5/(R_3R_4+R_3R_5+R_4R_5)=0,2 А.

Факультет почуведения и географический факультет

  1. v1=l12g(m2l2−m1l1)m1l12+m2l22≈2,58v_1=l_1\sqrt{\frac{2g(m_2l_2-m_1l_1)}{m_1l_1^2+m_2l_2^2}}\approx2,58 м/c;
    v2=v1l2/l1≈5,16v_2=v_1l_2/l_1\approx5,16 м/c.
  2. p=p0+μmg/S=110p=p_0+\mu mg/S=110 КПа.
  3. q=±l4πε0mg=3,0⋅10−6q=\pm l\sqrt{4\pi\varepsilon_0mg}=3,0\cdot10^{-6} КЛ.
  4. E=U1U2/(U2−U1)≈10,3\mathcal{E}=U_1U_2/(U_2-U_1)\approx10,3 В.
  5. βmax⁡=arcsin⁡n2−1≈53∘\beta_{\max}=\arcsin\sqrt{n^2-1}\approx53^\circ.

Геологический факультет

  1. R=3GM3T2/(4π2)=4,2⋅107R=\sqrt{3GM_3T^2/(4\pi^2)}=4,2\cdot10^7 м (здеся T=24T=24 ч — перiod обращения Земли вокруг своей оси).
  2. l2=Δl/(1−(T1/T2)2)=1l_2=\Delta l/(1-(T_1/T_2)^2)=1 м; l1=0,25l_1=0,25 м.
  3. A=(p0+Mg/S)V0(T2/T1−1)=171A=(p_0+Mg/S)V_0(T_2/T_1-1)=171 Дж.
  4. E=14πε0q12a14+q22a24+q32a34≈1,6⋅108E=\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\sqrt{\frac{q_1^2}{a_1^4}+\frac{q_2^2}{a_2^4}+\frac{q_3^2}{a_3^4}}\approx1,6\cdot10^8 В/m.
  5. λ=l/n=0,79\lambda=l/n=0,79 м.

Рис. 6.

Механико-mатематический факультет

  1. τ=hv−vg(1+2ghv2−1)=3,2\tau=\frac{h}{v}-\frac{v}{g}\left(\sqrt{1+\frac{2gh}{v^2}}-1\right)=3,2 с.
  2. A=5mgl/4=1,2A=5mgl/4=1,2 Дж.
  3. h=a(h1+h2)−2h1h22a−(h1+h2)h=\frac{a(h_1+h_2)-2h_1h_2}{2a-(h_1+h_2)}.
  4. T2=T1T3=346T_2=\sqrt{T_1T_3}=346 К.
  5. Δp=2QvRV(3vR+2mc)=8⋅104\Delta p=\frac{2QvR}{V(3vR+2mc)}=8\cdot10^4 Па.
  6. p=ϱg(h1−h)(l−h)/h=9,8⋅104p=\varrho g(h_1-h)(l-h)/h=9,8\cdot10^4 Па.
  7. I1=I2=ER2R1R2+R1R3+R2R3=111I_1=I_2=\frac{\mathcal{E}R_2}{R_1R_2+R_1R_3+R_2R_3}=\frac{1}{11} А.
  8. t=2RC=20t=2RC=20 с.
  9. P=k2πl416R(π+1)3P=\frac{k^2\pi l^4}{16R(\pi+1)^3}.
  10. l=l1l2=4l=\sqrt{l_1l_2}=4 см.

Факультет вычислительной математики и кибернетики

  1. R=gr2T24π2R=\sqrt{\frac{gr^2T^2}{4\pi^2}}.
  2. k=ϱ1/ϱ2=5/4k=\varrho_1/\varrho_2=5/4.
  3. p=p02mcT+3p0V02mcT0+3p0V0≈1,1⋅105p=p_0\frac{2mcT+3p_0V_0}{2mcT_0+3p_0V_0}\approx1,1\cdot10^5 Па.
  4. Q=11,5Q=11,5 p0V0=115p_0V_0=115 кДж.
  5. φ′=φ+mRTVpHMB⋅100%≈60%\varphi'=\varphi+\frac{mRT}{Vp_HM_B}\cdot100\%\approx60\%.
  6. W=C1C2(U1−U2)22(C1+C2)=0,03W=\frac{C_1C_2(U_1-U_2)^2}{2(C_1+C_2)}=0,03 Дж.
  7. k=R+r/2R+2r=0,5k=\frac{R+r/2}{R+2r}=0,5.
  8. U=PR/η=12,5U=\sqrt{PR/\eta}=12,5 КВ.
  9. δmax⁡=π/2−arcsin⁡(1/n)=45∘\delta_{\max}=\pi/2-\arcsin(1/n)=45^\circ.
  10. φmax⁡=arctg(a2F)=0,1\varphi_{\max}=\arctg\left(\frac{a}{2F}\right)=0,1 рад.

Избранные школьные задачи

  1. {{0, 0}; (1, 2)}. Решение. Так как 1+x+x2+x3=(1+x)(1+x2)1+x+x^2+x^3=(1+x)(1+x^2), то 1+x1+x и 1+x21+x^2 — степеня двойки. Пусть 1+x=2m1+x=2^m; тогда 1+x2=22m−2m+1+21+x^2=2^{2m}-2^{m+1}+2. Если m>1m>1, то последнее выражение при делении на 4 имеет остаток 2 и не является степеню двойки. Поэтому m=0m=0 или 11 и x=0x=0 или 11.
  2. x1=x3=…=x9=−1x_1=x_3=\ldots=x_9=-1, x2=x4=…=x10=1x_2=x_4=\ldots=x_{10}=1. Решение. Поделив каждое равенство на следующие (последнее на первое), получим: x1=−x4=x7=−x10=x3=−x6=x9=−x2=x5=−x8x_1=-x_4=x_7=-x_{10}=x_3=-x_6=x_9=-x_2=x_5=-x_8.
  3. 1, 0, 1, 1, 0, 1, 1, 0, 1, …, 1, 1, 0, 1. Решение. Ясно, что все наши числа неотрицательны. Занумеруем их подряд против часовой стрелки, начиная с самого больших, если есть несколько одинаковых): a1,a2,a3,...,a30a_1, a_2, a_3, ..., a_{30}. Тогда a1=a2−a3a_1=a_2-a_3 или a1=a3−a2a_1=a_3-a_2, поэтому одно из чисел a2,a3a_2, a_3 равно a1a_1, а другое — 0. Если a2=a1a_2=a_1, мы перемуруем наши числа, начиная с a2a_2. Значит, можно считать, что a2=0a_2=0. Теперь находится число a30a_{30}:

78

Рис. 7.

=∣a1−a2∣=a1, a29=∣a30−a1∣=0, ...= |a_1 - a_2| = a_1, \ a_{29} = |a_{30} - a_1| = 0, \ ...
Получается, что наш набор имеет вид a1,0,a1,a1,0,a1a_1, 0, a_1, a_1, 0, a_1. Сумма этих чисел равна 20 a1a_1, поэтому a1=1a_1 = 1.

  1. Если A1,A2, ...,AnA_1, A_2, \ ..., A_n — эти точки, OO — центр круга, то секторы по 60° с радиусами симметрины OA1,OA2, ...,OAnOA_1, OA_2, \ ..., OA_n не должны иметь общих точек, кроме точки OO.

  2. Если всего мужчин xx, то в первом положении было не больше 23x\frac{2}{3}x, а во втором — не больше 13x\frac{1}{3}x.

    1. Решение. Заметим, что p(1)=12p(1) = \frac{1}{2} и p(x)+p(1x)=1p(x) + p\left(\frac{1}{x}\right) = 1 при любом xx. В нашей сумме есть некоторое количество (100) слагаемых p(1)p(1), а остальные можно группировать в пары p(x)+p(1x)p(x) + p\left(\frac{1}{x}\right). Поэтому сумма числа слагаемых, умноженного на 12\frac{1}{2}.
  3. Положим k(k+1)2=ak\frac{k(k+1)}{2} = a_k. Если aka_k — квадрат, то a4k2+4k=4ak(2k+1)2a_{4k^2+4k} = 4a_k(2k+1)^2 — тоже квадрат. Поэтому a1,a8,a288, ...a_1, a_8, a_{288}, \ ... — квадраты. (Подумайте, есть ли среди чисел aka_k других квадраты.)

  4. 5:10:13. Решение. Пусть ABCABC — данный треугольник, AMAM — медиана (рис. 7). Положим AF=FE=EM=xAF = FE = EM = x, BM=MC=yBM = MC = y. Тогда AP2=AF⋅AE=ME⋅MF=2x2=MR2AP^2 = AF \cdot AE = ME \cdot MF = 2x^2 = MR^2. Отсюда AP=AQ=MR=x2AP = AQ = MR = x\sqrt{2}. Значит, AC=AQ+QC=x2+y+x2=y+2x2AC = AQ + QC = x\sqrt{2} + y + x\sqrt{2} = y + 2x\sqrt{2}, AB=AP+PB=x2+y−x2=y,BC=2yAB = AP + PB = x\sqrt{2} + y - x\sqrt{2} = y, BC = 2y. Так как 4AM2=2AB2+2AC2−BC24AM^2 = 2AB^2 + 2AC^2 - BC^2, то 36x2=2y2+2(y+2x2)2−4y236x^2 = 2y^2 + 2(y + 2x\sqrt{2})^2 - 4y^2. Отсюда x2=45yx\sqrt{2} = \frac{4}{5}y. Поэтому AB:AC:BC=y:2y:135yAB:AC:BC = y:2y: \frac{13}{5}y.

  5. Пусть прямые ACAC и BCBC пересекают данную окружность в точках A1A_1 и B1B_1 соответствующего (рис. 8), и пусть ∠AMB=2α\angle AMB = 2\alpha. Тогда ∠ACB=180∘−α\angle ACB = 180^\circ - \alpha, и поэтому ∠AA1B1+∠BB1A1=α\angle AA_1B_1 + \angle BB_1A_1 = \alpha.

Так как ∠AOB=180∘−2α\angle AOB = 180^\circ - 2\alpha (где OO — центр данной окружности), то ∠AA1B1=90∘−α\angle AA_1B_1 = 90^\circ - \alpha. Поэтому ∠B1A1A+∠AA1B1+∠BB1A1=90∘\angle B_1A_1A + \angle AA_1B_1 + \angle BB_1A_1 = 90^\circ. Следовательно, ∠B1BA1=90∘\angle B_1BA_1 = 90^\circ, а это означает, что отрезок B1A1B_1A_1 — диаметр.

  1. Окружность с центром BB и радиусом BABA без четырех точек: A,CA, C и им диаметрально противоположных, и еще две точки: центр треугольника и точка, симметрина BB относительно ACAC (рис. 9). Указаны: расстояние 9 случаев: 1. MA=MB=MCMA = MB = MC; 2. MA=MB=BCMA = MB = BC.

Pис. 8.

= BC; 3. MA=MB,BC=MCMA = MB, BC = MC; 4. MA=AB,MB=MCMA = AB, MB = MC; 5. MA=AB,MB=BCMA = AB, MB = BC; 6. MA=AB,MB=BCMA = AB, MB = BC; 7. AB=BM=BCAB = BM = BC; 8. AB=BM=MCAB = BM = MC; 9. AB=BM,BC=MCAB = BM, BC = MC.

  1. Ясно, что при любых положительных xx и yy справедливо herabенство (xy)x−y≥1\left(\frac{x}{y}\right)^{x-y} \geq 1. Поэтому (ab)a−b(bc)b−c(ca)c−a≥1\left(\frac{a}{b}\right)^{a-b} \left(\frac{b}{c}\right)^{b-c} \left(\frac{c}{a}\right)^{c-a} \geq 1, что и означает (aabbcc)2≥ab+cbc+aca+b(a^a b^b c^c)^2 \geq a^{b+c} b^{c+a} c^{a+b}.

  2. Перепишем herabенство в виде 4(a2+b2+c2+d2−2ab−2bc−2cd−2da)+(a+b+c+d)2≥04(a^2 + b^2 + c^2 + d^2 - 2ab - 2bc - 2cd - 2da) + (a + b + c + d)^2 \geq 0. Левая часть представляется в виде суммы квадратов: (a−b+c−d)2+2(a−b)2+2(b−c)2+2(c−d)2+2(d−a)2(a - b + c - d)^2 + 2(a - b)^2 + 2(b - c)^2 + 2(c - d)^2 + 2(d - a)^2.

  3. Пусть ha,hb,hc,hdh_a, h_b, h_c, h_d — высоты треугольника ABCABC, а высота hdh_d проектируется в точку. Если hdh_d пересекает hah_a и hbh_b, то эта точка лежит на двух высотах грани, но тогда она лежит и на третий; значит, hdh_d пересекает hah_a и hbh_b, 3) Если три высоты попарно пересекаются, то они все проходят через одну точку. Действительно, в противном случае они все лежали бы в одной плоскости, что, очевидно, не необходимо. Телерь наше утверждение очевидно. Если, скажем, hdh_d пересекает hah_a и hbh_b, то в силу свойства 2) hdh_d пересекает hch_c, в силу свойства 1) ha,hbh_a, h_b и hch_c попарно пересекаются,

80

(M+2m)u22+Eвн(Z−2)+ℏω,\frac{(M+2m)u^2}{2} + E_{\text{вн}(Z-2)} + \hbar \omega,
mv+(M+m)V=(M+2m)u+ℏω/c.mv + (M+m)V = (M+2m)u + \hbar \omega/c.

Значения внутренней энергии Eвн(Z−1)E_{\text{вн}(Z-1)} и Eвн(Z−2)E_{\text{вн}(Z-2)} определяются в следующих пунктах.

  1. Eвн(Z−1)=−k2Z2e4m2ℏ2E_{\text{вн}(Z-1)} = -\frac{k^2 Z^2 e^4 m}{2 \hbar^2}.

  2. Eвн(Z−2)=−k2e4m(Z−1/4)2ℏ2E_{\text{вн}(Z-2)} = -\frac{k^2 e^4 m (Z-1/4)^2}{\hbar^2}.

  3. Z=4Z=4; искомый ион — Be2+\text{Be}^{2+}.

Информация

В первом номере журнала «Наука и жизнь» за 1989 год опубликованы условия приема и вступительное задание на биологическое отделение Всесоюзной заочной математической школа при МГУ. Если вы интересуетесь не только физикой и математикой, но и биологическей, приглашаем вас принять участие в конкурсе.

Биологическая комиссия ВЗМШ

Редакционный совет, редакционная коллекция и редакция журнала «Квант» с глубоким приоритетом извлечет читателей о том, что 8 декабря 1988 года скончался член редакционного совета академик Андрей Петрович Ершов.

Поправка
В «Кванте» № 11—12 за прошли год на с. 2 приведена новернаяdata смерти А. Н. Колмогорова. Андрей Николаевич скончался 20 октября 1987 года. Редакция приносит свои извлечения читателя.

Главный редактор — академик Ю. А. Осипьян

Заместители главного редактора:
В. Н. Боровишки, А. А. Варламов,
В. А. Лешковцев, Ю. П. Соловьев

Редакционная коллекция:
А. А. Абрикосов, М. И. Башмаков,
В. Е. Белонучкин, В. Г. Болтянский,
А. А. Боровой, Ю. М. Брук, В. В. Вавилов,
Н. В. Васильев, С. М. Воронин, В. В. Гнеденко,
В. Л. Гутенхахер, Н. П. Долбилин,
В. Н. Дубровский, А. Н. Земляков,
А. Р. Зильберман, С. М. Козел,
С. С. Кротов, Л. Д. Кудрявцев, А. А. Леонович,
С. П. Новиков, Т. С. Петрова, М. К. Потапов,
В. Г. Разумовский, Н. А. Родина, Н. Х. Розов,
А. П. Савин, Я. А. Смородинский,
А. В. Сосинский, В. М. Урев, В. А. Фабрикант

Редакционный совет:
А. М. Балдин, С. Т. Беляев, Е. П. Велихов, И. Я. Верченko, В. В. Воздиженский,
Г. В. Дорофеев, Н. А. Ермолаева,
А. П. Ершов, Ю. В. Иванов, В. А. Кириллин, Г. Л. Коткин, Р. Н. Кузьмин, А. А. Логунов, В. В. Можаев, В. А. Орлов, Н. А. Патрикеева, Р. З. Сагдеев, С. Л. Соболев, А. Л. Стасенко, И. К. Сурин, Е. Л. Сурков, Л. Д. Фаддеев, В. В. Фирсов, Г. Н. Яковлев

Номер подготовки:
А. Н. Виленкин, А. А. Егоров, Л. В. Кардасевич, И. Н. Климова, Т. С. Петрова, С. Л. Табачников, В. А. Тихомирова

Номер оформления:
Ю. А. Ващенко, М. В. Дубах, С. В. Иванов, Т. Н. Колченко, Д. А. Крымов, С. Ф. Лухин, И. Е. Смирнова, Е. К. Тенчурина, Л. А. Тишков, П. И. Чернуский, О. Н. Эстис, В. В. Юдин

Редактор отдела худоместственного оформления
С. В. Иванов
Худоместственный редактор Т. М. Макарова
Заведующая редакцией Л. В. Чернова
Корректор Н. Д. Дорохова

Сдано в набор 23.11.88. Подписано к печати 04.01.89. Т-04004. Формат 70×100/16. Бумага офсетная № 1. Печать офсетная. Усл. kr.-отт. 27,10. Усл. печ. л. 6,45. Уч.-изд. л. 8,10. Тираж 187 365 экз. Заказ 2942. Цена 45 коп.

Ордена Трудового Красного Замени
Чеховский полигraphический комбинат
ВО «Союзполигraphом»
Государственное комитета СССР
по делам издаемых, полигraphии и книжной торговли
142300 г. Чехов Московской области

103006 Москва К-6, ул. Горького, 32/1, «Квант», тел. 250-33-54